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磁珠的选型及应用

 西北望msm66g9f 2020-03-26

磁珠的滤波原理:

磁珠的外形与电感相似,其主要作用是吸收电源、信号上的噪声等干扰。
请注意“吸收”两个字,电容本身可以起到滤波的作用,电感和电容配合也能起到滤波的作用,但是这种滤波,并没有真正消除噪声。例如,电容的滤波,其原理是在高频时构建起一条通到地平面的低阻抗通道,以便将噪声泄放到地平面。而电感和电容配合的滤波,其原理是构建一个低通滤波器,使截止频率以下的信号顺利的以较小的衰减通过,而阻止频段高的信号通过,低频滤波器对于高频噪声来说,近似于一个极大的电阻,高频段噪声遇到这个大电阻,只能被反射回去,基于该原理,应用低通滤波器能有效地保证滤波器后级电路的稳定性。
根据滤波作用原理可知,电容滤波的基础是构建极低阻抗的通道,至于多低的阻抗才能使单板上绝大多数噪声通过该通道而流回地平面,需要进行大量复杂的电源完整性仿真才能确定。在设计中,一般是采取宁的原则,即布放尽量多的电容,这样做不仅耗费了大量宝贵的 PCB 面积,而且许多电容并没有真正发挥作用,造成无所谓的成本上升。而由电感构成的低通滤波器,甚至无法将噪声泄放到地平面上,其工作原理是将噪声予以反射,噪声仍然在电路中四处游窜;低通滤波器的另一个缺陷是,其应用频率范围一般在几十兆赫兹之内,无法有针对性的滤波某些特定频率上的噪声。
电容与电感都没有从根本上消除噪声,磁珠和他们不同,磁珠在一定频带内能反射噪声,在一定频带内还能吸收噪声并转换为热能。
选型及应用:
磁珠的阻抗 Z 由电阻成分和电抗成分 X共同决定。在低频段,X 起主导作用,磁珠主要表现为电感性,主要是反射噪声;在高频段,R 起主导作用,磁珠主要表现为电阻性,主要功能是吸收噪声并将其转化为热。这两种功能的转换点是 R 和 X 值相等处的频率。
转折点所在频率以下,磁珠体现为电感性,转折点所在频率以上,磁珠表现为电阻性。电感的作用是反射噪声,电阻性的作用是吸收噪声并转化为热能。因此,转换点所在频率越高,磁珠体现电感性的频谱越宽,对低频噪声的吸收能力越弱;转换点所在频率越低,磁珠体现电阻特性的频带越宽,对低频噪声的吸收能力越强。在磁珠选型时,需要仔细分析电路上信号和噪声所处的频带,所选择的磁珠应该满足:电路噪声的频带大于磁珠转换点频率,以便使磁珠吸收噪声而不是反射噪声;电路信号的频带尽量小于磁珠转换点频率,以防有效信号被磁珠衰减。
对于串联磁珠的线路,磁珠的转换点频率越低,线路振荡和波形失真就越小;反之则越大。除了转换点频率外,磁珠选型还需要考虑额定电流、直流电阻和谐振频率等因素。与电感类似,磁珠应用于电源电路滤波时,工作电流不能大于其额定电流;磁珠本身具有直流电阻,当电源电路的电流较大时,还应考虑在磁珠上产生的压降。当工作频率高于谐振频率时,磁珠表现出容性时阻抗迅速减小,因此应选择谐振频率点高的磁珠。此处需要特别注意的是,磁珠的转换点频率和谐振频率,在意义上有所不同。


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