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贴片磁 珠原理及其在开关电源中的应用

信息来源:思科奇电子 发布时间:2018-11-23 浏览次数:

    贴片磁 珠的主要原料为铁氧体,铁氧体 是一种立方晶格结构的亚铁磁性材料,铁氧体 材料为铁镁合金或铁镍合金,它的制 造工艺和机械性能与陶瓷相似,颜色为灰黑色。电磁干 扰滤波器中经常使用的一类磁芯就是铁氧体材料,许多厂 商都提供专门用于电磁干扰抑制的铁氧体材料。这种材 料的特点是高频损耗非常大,具有很高的导磁率,它可以 使电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生的电容最小。铁氧体 材料通常应用于高频情况,因为在 低频时它们主要呈现电感特性,使得损耗很小。

    在高频情况下,它们主 要呈现电抗特性并且随频率改变。实际应用中,铁氧体 材料是作为射频电路的高 频衰减器使用的。实际上,铁氧体 可以较好的等效于电阻以及电感的并联,低频下 电阻被电感短路,高频下 电感阻抗变得相当高,以至于 电流全部通过电阻。铁氧体 是一个消耗装置,高频能 量在上面转化为热能,这是由 它的电阻特性决定的。
    对于抑 制电磁干扰用的铁氧体,最重要 的性能参数为磁导率和饱和磁通密度。磁导率 可以表示为复数,实数部分构成电感,虚数部分代表损耗,随着频 率的增加而增加。因此它 的等效电路为由电感L和电阻R组成的串联电路,电感L和电阻R都是频率的函数。
    当导线 穿过这种铁氧体磁芯时,所构成 的电感阻抗在形式上是随着频率的升高而增加,但是在 不同频率时其机理是完全不同的。 在高频段,阻抗主 要由电阻成分构成,随着频率的升高,磁芯的磁导率降低,导致电 感的电感量减小,感抗成分减小,但是,这时磁芯的损耗增加,电阻成分增加,导致总的阻抗增加,当高频 信号通过铁氧体时,电磁干 扰被吸收并转换成热能的形式消耗掉。
    在低频段,阻抗主 要由电感的感抗构成,低频时R很小,磁芯的磁导率较高,因此电感量较大,电感L起主要作用,电磁干 扰被反射而受到抑制,并且这 时磁芯的损耗较小,整个器 件是一个低损耗、高品质因素Q特性的电感,这种电 感容易造成谐振,因此在 低频段时可能会出现使用铁氧体磁珠后干扰增强的现象。
    贴片磁珠种类很多,制造商 会提供技术指标说明,特别是 磁珠的阻抗与频率关系的曲线。有的磁 珠上有多个孔洞,用导线 穿过可增加元件阻抗(穿过磁珠次数的平方),不过在 高频时所增加的抑制噪声能力可能不如预期的多,可以采 用多串联几个磁珠的办法。
    值得注意的是,高频噪 声的能量是通过铁氧体磁矩与晶格的耦合而转变为热能散发出去的,并非将 噪声导入地或者阻挡回去,如旁路电容那样。因而,在电路 中安装铁氧体磁珠时,不需要 为它设置接地点。这是铁 氧体磁珠的突出优点。

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