磁環(huán)在使用的過(guò)程中到底怎么選

一前言

磁環(huán)在EMC領(lǐng)域內(nèi)，是一個(gè)“萬(wàn)能鑰匙”，不論是在EMI還是EMS遇到解決不了問(wèn)題，都會(huì)下意識(shí)的想到加“磁環(huán)”。雖然現(xiàn)在一些標(biāo)準(zhǔn)里面不允許使用磁環(huán)，但是磁環(huán)在解決EMC問(wèn)題的效果，深得EMC工程師的青睞。磁環(huán)的分類(lèi)有很多，按外觀分有白色、綠色、天藍(lán)色、黑色，按頻率段分有低頻、中頻、高頻，按尺寸分有小尺寸、常規(guī)尺寸、大尺寸……那么磁環(huán)在使用的過(guò)程中，到底怎么選，才是最適合設(shè)備當(dāng)前狀況的？（下面是一些個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)所談。）

二磁環(huán)的原理

理解磁環(huán)工作原理之前，需要先理解繞線電感的工作原理。比較常見(jiàn)的電感，一般都是由導(dǎo)線在一個(gè)導(dǎo)磁材料上，一圈一圈的繞制而成。電感的在電路中體現(xiàn)出來(lái)的特性是，（理想狀態(tài)下）當(dāng)頻率F越高的時(shí)候，電路的感抗ZL會(huì)越大（ZL=2πF*L），對(duì)電路中的高頻信號(hào)的阻礙作用越強(qiáng)。

磁環(huán)在實(shí)際使用過(guò)程中，與繞線電感的形狀十分相似，且磁環(huán)的工作原理與繞線電感的工作原理也十分接近，只是兩者針對(duì)的對(duì)象不一樣。繞線電感一般只纏繞了一根銅絲，而磁環(huán)讓纏繞的是一股線束；電感抑制的是某一路單獨(dú)的信號(hào)，而磁環(huán)抑制的是某一股線束的信號(hào)；電感一般抑制的差模信號(hào)，而磁環(huán)一般抑制的是共模信號(hào)。

三磁環(huán)的選型

網(wǎng)絡(luò)上一般把磁環(huán)分為錳鋅、鎳鋅、非晶……等材質(zhì)類(lèi)別的，其中錳鋅鐵氧體磁環(huán)材料的磁導(dǎo)率通常達(dá)1000以上，因此錳鋅材料生產(chǎn)的磁環(huán)被稱(chēng)作高導(dǎo)磁環(huán)。而鎳鋅鐵氧體磁環(huán)材料的磁導(dǎo)率從15-2000不等均有應(yīng)用，常用的材料是鎳鋅鐵氧體磁導(dǎo)率范圍為100-1000，根據(jù)磁導(dǎo)率分類(lèi)，分為低磁導(dǎo)率材料。因此在使用的時(shí)候，可以根據(jù)具體的需求去進(jìn)行選取，錳鋅鐵氧體磁環(huán)一般呈現(xiàn)為深灰色，外層沒(méi)有涂漆；鎳鋅鐵氧體磁環(huán)一般都會(huì)在表層涂有不同顏色的涂料；非晶鐵氧體磁環(huán)因?yàn)閮?nèi)部材質(zhì)是非晶容易碎，采用的是塑膠外殼。

磁環(huán)的不同尺寸怎么選擇了？可以借鑒磁環(huán)電感感量L的計(jì)算公式，LH=uAN/L1（LH為電感感量，u為磁導(dǎo)率，A為磁環(huán)的截面積大小，N為線圈匝數(shù)，L1為線圈繞制的長(zhǎng)度。）在電路其他參數(shù)不變的情況下，同一種磁導(dǎo)率材質(zhì)的磁環(huán)，磁環(huán)本身長(zhǎng)度一至的時(shí)候，磁環(huán)的有效截面積越大，濾波效果越好。反之，磁環(huán)的有效截面積不變的情況，磁環(huán)的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，濾波效果也會(huì)越好。除了上述的方法，還可以去查磁環(huán)的規(guī)格書(shū)，去看生產(chǎn)廠商提供的磁環(huán)濾波頻率曲線來(lái)進(jìn)行選擇，合適的磁環(huán)。

故在選擇磁環(huán)的時(shí)候，首先需要確定磁環(huán)的材質(zhì)，其次需要確定抑制的頻率段，再根據(jù)線徑的粗細(xì)來(lái)確定磁環(huán)的厚度以及長(zhǎng)度。

四磁環(huán)的使用

磁環(huán)的使用不難，但是工程師在使用的過(guò)程中，往往沒(méi)有注意一些細(xì)節(jié)，并沒(méi)有把磁環(huán)的效果最大化。部分工程師經(jīng)常會(huì)犯這樣的錯(cuò)誤：①將磁環(huán)套在線束的中間部分；②磁環(huán)直接串在線束上不進(jìn)行繞制；③隨手拿一個(gè)磁環(huán)就用；④一個(gè)不夠多套幾個(gè)……

例上左圖中的磁環(huán)使用情況，因?yàn)榭蛻?hù)的輻射問(wèn)題是由PCB板引起，通過(guò)USB線束輻射發(fā)射出來(lái)，那么在使用磁環(huán)的時(shí)候，需要在靠近USB頭的位置（圖中①處），將線束纏繞兩圈（圖中②處），來(lái)抑制USB線束上的輻射發(fā)射。而非像上右圖中一樣在線束上，隨意的選擇一個(gè)位置，將磁環(huán)串在線束上，這樣的使用并不能將磁環(huán)的抑制效果發(fā)揮出來(lái)。

磁環(huán)在使用的過(guò)程中，需要先確定抑制的頻率點(diǎn)或者頻率段來(lái)選擇磁環(huán)的材質(zhì)，根據(jù)被套磁環(huán)線束的粗細(xì)來(lái)選擇磁環(huán)的尺寸大小，再根據(jù)設(shè)備干擾的來(lái)源確定磁環(huán)的使用位置，最后將線束在磁環(huán)上纏繞兩圈，確保磁環(huán)的抑制效果達(dá)到最佳狀態(tài)。

五總結(jié)

磁環(huán)好用但要用對(duì)，對(duì)的材質(zhì)、對(duì)的頻率、對(duì)的位置、對(duì)的用法才能解決對(duì)應(yīng)的問(wèn)題！

（希望能解決部分工程師面對(duì)磁環(huán)不知道怎么選擇和使用的困惑！）

編輯：何安