在電路進行EMI設(shè)計時,磁珠是用到的最常見的器件。那么磁珠的特性是什么,它在電路起到什么作用,以及如何選型,下面便是我整理的關(guān)于磁珠的知識,僅作為知識記錄和分享。
一、磁珠的主要參數(shù):
磁珠主要有以下參數(shù):
1)阻抗:磁珠阻抗是在特定條件下(100MHz時)測得的,常見表示為600Ω@100MHz,表示該磁珠在100MHz下,其阻抗為600Ω。其阻抗越大,抑制噪聲的效果越好,磁珠抑制噪聲的本質(zhì),當(dāng)頻率為特征頻率時,電路阻抗最大,這樣就可以讓中高頻噪聲通過電路,以熱量形式散出,達到抑制效果。
從某種意義上講,磁珠阻抗用100MHz表示,只是一個認同的標準,要理解此頻率并不是電路中磁珠阻抗最大的時刻,是因為在實際的應(yīng)用中,磁珠會隨著頻率的改變,以及隨著電流的變化,阻抗都會相應(yīng)的發(fā)生變化。
2)直流電阻(DCR):這個顯而易見就是字面上的意思,直流電流通過磁珠時,磁珠呈現(xiàn)的電阻值,在電路電路中如果傳入磁珠,那么該磁珠的DCR越小越好,對電源的壓降影響越小,如果是在高頻信號電路中,對有用信號的衰減越小。
3)額定電流:指電路正常工作時允許通過磁珠的最大電流。一般情況下,如果磁珠的通流量不夠,會并排增加兩個磁珠。
二、磁珠的選型
1)分析信號頻率及噪聲頻率
噪聲的頻段要大于交叉頻率,便于磁珠吸收噪聲而不是反射噪聲;信號的頻率小于交叉頻率,防止信號被衰減。
何為交叉頻率?首先我們要知道磁珠的簡化等效模型為一個電感和一個電阻串聯(lián),當(dāng)然還存在一些寄生電容之類的參數(shù),如
磁珠的阻抗為Z=R+JWL,下圖所示,箭頭處對應(yīng)的頻率稱之為交叉頻率
小于交叉頻率時,Z和XL幾乎是重合的,此時的磁珠主要呈感性,電感并不會吸收能量,此時反射噪聲;大于交叉頻率時,Z和R曲線幾乎是重合的,此時磁珠主要呈電阻特性,大電阻,起吸收噪聲并轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿淖饔茫藭r才是體現(xiàn)磁珠的吸收噪聲干擾的作用。
總結(jié)即交叉頻率越大,磁珠呈現(xiàn)感性的頻段越寬,對低頻的吸收能力越弱(此處的吸收指的是磁珠等效模型中的電阻吸收噪聲轉(zhuǎn)換為熱能),對高頻的吸收能力越強。交叉頻率越小,磁珠呈現(xiàn)感性的頻段越窄,對低頻的吸收能力越強,對高頻的吸收能力越弱。
2)注意直流電阻(DCR)的大小
直流電路中,要注意防止DCR過大,導(dǎo)致信號衰減。
比如5V@0.5A的電源,電路中經(jīng)過一個DCR=1Ω的磁珠時,電壓會衰減0.5A*1R=0.5V,要注意后級電路對于輸入電源的要求。
一般情況下,交流阻抗越大,濾除噪聲好,但是DCR也會大,對有用信號有衰減,這是一個需要平衡的選擇。
注意:選擇磁珠時需要注意磁珠的通流量,一般需要降額80%處理,用在電源線上時要考慮直流阻抗對壓降的影響。
三、應(yīng)用。
磁珠主要是用來處理EMI的,電路中串聯(lián)磁珠專門用來抑制信號線上的高頻噪聲和尖峰干擾。
源端串連通常使用電阻和磁珠。磁珠的電阻特性峰值多數(shù)出現(xiàn)在幾百MHz頻段。對低頻干擾,一般可以串電阻消除,高頻干擾使用合適頻率特性的磁珠可以獲得比電阻更好的消除EMI效果。EMI問題較輕,頻率不高的情況下,使用源端串接電阻就可以解決。必要時可以同時在源端串接磁珠和電阻,分別消除高低頻段的EMI。
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