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电感和磁珠的选型

2009年9月8日 没有评论

简介:
在电子设备的PCB板电路中会大量使用感性元件和EMI滤波器元件。这些元件包括片式电感和片式磁珠,以下就这两种器件的特点进行描述并分析他们的普通应用场合以及特殊应用场合。表面贴装元件的好处在于小的封装尺寸和能够满足实际空间的要求。除了阻抗值,载流能力以及其他类似物理特性不同外,通孔接插件和表面贴装器件的其他性能特点基本相同。

片式电感
在需要使用片式电感的场合,要求电感实现以下两个基本功能:电路谐振和扼流电抗。谐振电路包括谐振发生电路,振荡电路,时钟电路,脉冲电路,波形发生电路等等。谐振电路还包括高Q带通滤波器电路。要使电路产生谐振,必须有电容和电感同时存在于电路中。在电感的两端存在寄生电容,这是由于器件两个电极之间的铁氧体本体相当于电容介质而产生的。在谐振电路中,电感必须具有高Q,窄的电感偏差,稳定的温度系数,才能达到谐振电路窄带,低的频率温度漂移的要求。高Q电路具有尖锐的谐振峰值。窄的电感偏置保证谐振频率偏差尽量小。稳定的温度系数保证谐振频率具有稳定的温度变化特性。

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标准的径向引出电感和轴向引出电感以及片式电感的差异仅仅在于封装不一样。电感结构包括介质材料(通常为氧化铝陶瓷材料)上绕制线圈,或者空心线圈以及铁磁性材料上绕制线圈。
在功率应用场合,作为扼流圈使用时,电感的主要参数是直流电阻(DCR),额定电流,和低Q值。当作为滤波器使用时,希望宽带宽特性,因此,并不需要电感的高Q特性。低的DCR可以保证最小的电压降,DCR定义为元件在没有交流信号下的直流电阻。

片式磁珠
片式磁珠的功能主要是消除存在于传输线结构(PCB电路)中的RF噪声,RF能量是叠加在直流传输电平上的交流正弦波成分,直流成分是需要的有用信号,而射频RF能量却是无用的电磁干扰沿着线路传输和辐射(EMI)。要消除这些不需要的信号能量,使用片式磁珠扮演高频电阻的角色(衰减器),该器件允许直流信号通过,而滤除交流信号。通常高频信号为30MHz以上,然而,低频信号也会受到片式磁珠的影响。

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片式磁珠由软磁铁氧体材料组成,构成高体积电阻率的独石结构。涡流损耗同铁氧体材料的电阻率成反比。涡流损耗随信号频率的平方成正比。

使用片式磁珠的好处:
小型化和轻量化
在射频噪声频率范围内具有高阻抗,消除传输线中的电磁干扰。
闭合磁路结构,更好地消除信号的串绕。
极好的磁屏蔽结构。
降低直流电阻,以免对有用信号产生过大的衰减。
显著的高频特性和阻抗特性(更好的消除RF能量)。
在高频放大电路中消除寄生振荡。
有效的工作在几个MHz到几百MHz的频率范围内。
要正确的选择磁珠,必须注意以下几点:
不需要的信号的频率范围为多少。
噪声源是谁。
需要多大的噪声衰减。
环境条件是什么(温度,直流电压,结构强度)。
电路和负载阻抗是多少。
是否有空间在PCB板上放置磁珠。
前三条通过观察厂家提供的阻抗频率曲线就可以判断。在阻抗曲线中三条曲线都非常重要,

即电阻,感抗和总阻抗。总阻抗通过image 来描述。典型的阻抗曲线如下图所示:

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通过这一曲线,选择在希望衰减噪声的频率范围内具有最大阻抗而在低频和直流下信号衰减尽量小的磁珠型号。

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片式磁珠在过大的直流电压下,阻抗特性会受到影响,另外,如果工作温升过高,或者外部磁场过大,磁珠的阻抗都会受到不利的影响。

使用片式磁珠和片式电感的原因:
是使用片式磁珠还是片式电感主要还在于应用。在谐振电路中需要使用片式电感。而需要消除不需要的EMI噪声时,使用片式磁珠是最佳的选择。
片式磁珠和片式电感的应用场合:
片式电感:

射频(RF)和无线通讯,信息技术设备,雷达检波器,汽车电子,蜂窝电话,寻呼机,音频设备,PDAs(个人数字助理),无线遥控系统以及低压供电模块等。
片式磁珠:
时钟发生电路,模拟电路和数字电路之间的滤波,I/O输入/输出内部连接器(比如串口,并口,键盘,鼠标,长途电信,本地局域网),射频(RF)电路和易受干扰的逻辑设备之间,供电电路中滤除高频传导干扰,计算机,打印机,录像机(VCRS),电视系统和手提电话中的EMI噪声抑止。

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电感和磁珠的区别

2009年9月8日 没有评论

电感是储能元件,而磁珠是能量转换(消耗)器件

电感多用于电源滤波回路,磁珠多用于信号回路,用于EMC对策

磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰,而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰。两者都可用于处理EMC、EMI问题。

磁珠是用来吸收超高频信号,象一些RF电路,PLL,振荡电路,含超高频存储器电路(DDR SDRAM,RAMBUS等)都需要在电源输入部分加磁珠,而电感是一种蓄能元件,用在LC振荡电路,中低频的滤波电路等,其应用频率范围很少超过错50MHZ。

地的连接一般用电感,电源的连接也用电感,而对信号线则采用磁珠?
但实际上磁珠应该也能达到吸收高频干扰的目的啊?而且电感在高频谐振以后都不能再起电感的作用了……
还请各位大侠明示

先必需明白EMI的两个途径,即:辐射和传导,不同的途径采用不同的抑制方法。前者用磁珠,后者用电感。

对于扳子的IO部分,是不是基于EMC的目的可以用电感将IO部分和扳子的地进行隔离,比如将USB的地和扳子的地用10uH的电感隔离可以防止插拔的噪声干扰地平面?

电感一般用于电路的匹配和信号质量的控制上。在模拟地和数字地结合的地方用磁珠。

在模拟地和数字地结合的地方用磁珠。数字地和模拟地之间的磁珠用多大

磁珠的大小(确切的说应该是磁珠的特性曲线)
取决于你需要磁珠吸收的干扰波的频率

为什么磁珠的单位和电阻是一样的呢??都是欧姆!!

磁珠就是阻高频嘛,对直流电阻低,对高频电阻高,不就好理解了吗,
比如1000R@100Mhz就是说对100M频率的信号有1000欧姆的电阻

因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的,阻抗的单位也是欧姆。磁珠的datasheet上一般会附有频率和阻抗的特性曲线图。一般以100MHz为标准,比如2012B601,就是指在100MHz的时候磁珠的Impedance为600欧姆。

在很多产品中,交换机的两个地用电容连接起来,为什么不用电感? 你说的两个地,其中一个是不是机壳的?
我估计(以下全部估计,有错请指点)
如果用磁珠或者直接相连的话,
人体静电等意外电平会轻易进入交换机的地,
这样交换机工作就不正常了。
但如果它们之间断开,那么遭受雷击或者其他高压的时候,两个地之间的电火花引起起火……
加电容则避免这种情况。
对于加电容的解释我也觉得很勉强呵呵,
请高手指教!

交换机的地,是通过两个地之间的之间的电容去消除谐波。就像高阻抗的变压器一样,他附加了一个消除谐波的通路!我自己认为!请指正!

铁氧体材料是铁镁合金或铁镍合金,这种材料具有很高的导磁率,他可以是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。铁氧体材料通常在高频情况下应用,因为在低频时他们主要程电感特性,使得线上的损耗很小。在高频情况下,他们主要呈电抗特性比并且随频率改变。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,这是由他的电阻特性决定的。

线圈,磁珠

有一匝以上的线圈习惯称为电感线圈,少于一匝(导线直通磁环)的线圈习惯称之为磁珠。用途由起所需电感量决定。

请教:对于骅讯的USB声卡方案中,在UBS电源端与地端也分别接有一个磁珠,不知是否有人清楚,但是在实际生产中也有些工程把磁珠用电感去代替了,请问这样可以吗?
那里的磁珠是起什么作用哟?

作为电源滤波,可以使用电感。

磁珠的电路符号就是电感

但是型号上可以看出使用的是磁珠
在电路功能上,磁珠和电感是原理相同的,只是频率特性不同罢了

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