和磁珠电感(芯片电感和磁珠之间的外观差异)

磁珠原理

磁珠的主要原料是铁氧体。铁氧体是一种具有立方晶格结构的亚铁磁性材料。铁氧体由铁镁合金或铁镍合金制成。其制造工艺和机械性能与陶瓷相似，颜色为灰黑色。EMI滤波器中经常使用的一种磁芯是铁氧体材料，很多厂家都提供专门用于EMI抑制的铁氧体材料。这种材料的特点是非常高的高频损耗和高磁导率。可以是电感，高频高阻时线圈绕组之间产生的电容最小。对于用来抑制电磁干扰的铁氧体，最重要的性能参数是磁导率μ和饱和磁通密度Bs。磁导率μ可以表示为复数，实部构成电感，虚部代表损耗，损耗随着频率的增加而增加。所以它的等效电路是电感L和电阻R组成的串联电路，两者都是频率的函数。当导线穿过这种铁氧体磁芯时，在形式上电感阻抗随着频率的增加而增加，但在不同频率下其机理完全不同。

在低频段，阻抗由电感的电感组成。低频时R很小，磁芯磁导率高，所以电感大，L起主要作用，所以电磁干扰被反射抑制。此时磁芯损耗小，整个器件是一个低损耗高Q特性的电感。这种电感容易引起谐振，所以在低频段，有时使用铁氧体磁珠后可能会增强干扰。在高频段，阻抗由电阻分量组成。随着频率的增加，磁芯的磁导率减小，导致电感的电感量和电感分量减小。但此时磁芯损耗增大，电阻分量增大，导致总阻抗增大。当高频信号通过铁氧体时，电磁干扰被吸收，转化为热能而消散。

铁氧体抑制元件广泛应用于印刷电路板、电源线和数据线。例如，如果在印刷电路板的电源线入口添加铁氧体抑制元件，则可以滤除高频干扰。铁氧体或磁珠专门用于抑制信号线和电源线上的高频干扰和峰值干扰，同时还具有吸收静电放电脉冲干扰的能力。

这两种元素的数值与磁珠的长度成正比，磁珠的长度对抑制效果有明显的影响。磁珠越长，抑制效果越好。

磁珠的选择

1.磁珠的单位是欧姆，不是亨特。这点要特别注意。因为磁珠的单位是根据其在一定频率下的阻抗来命名的，所以阻抗的单位也是欧姆。一般磁珠的数据表都会提供频率和阻抗的特性曲线，一般以100MHz为基准，比如1000R@100MHz，也就是说磁珠的阻抗在100MHz频率下相当于600欧姆。2.常见的滤波器由无损耗的电抗元件组成，在电路中的作用是将阻带频率反射回信号源，所以这种滤波器也叫反射滤波器。当反射滤波器的阻抗与信号源的阻抗不匹配时，一些能量将被反射回信号源，导致干扰电平的增强。为了解决这个问题，可以在滤波器的入口线上使用铁氧体磁环或磁珠套筒，利用铁氧体磁环或磁珠引起的高频信号的涡流损耗，将高频分量转化为热损耗。所以磁环和磁珠实际上是吸收高频成分的，所以有时也叫吸收滤波器。不同的铁氧体抑制元件具有不同的最佳抑制频率范围。一般来说，渗透率越高，抑制频率越低。另外，铁氧体体积越大，抑制效果越好。体积不变时，细长形比短粗形的抑制效果好，内径越小，抑制效果越好。然而，在DC或交流偏置电流的情况下，仍然存在铁氧体饱和的问题。抑制元件的截面越大，越不容易饱和，能承受的偏置电流越大。EMI吸收磁环/磁珠抑制差模干扰时，通过它的电流值与其体积成正比，两者的不平衡造成饱和，降低了元器件的性能。抑制共模干扰时，电源的两根导线(正负)同时穿过一个磁环，有效信号为差模信号。电磁干扰吸收磁环/磁珠对其没有影响，但对共模信号会表现出较大的电感。使用磁环的另一个好方法是让穿过磁环的导线反复缠绕几圈，以增加电感。根据其抑制电磁干扰的原理，可以合理使用。铁氧体抑制元件应安装在干扰源附近。输入/输出电路应尽可能靠近屏蔽外壳的入口和出口。对于铁氧体磁环和磁珠组成的吸收滤波器，除了高磁导率的有损材料外，还应注意其应用场合。它们对电路中高频元件的电阻大约在十几到几百ω，所以它在高阻抗电路中的作用并不明显。相反，用在低阻抗电路(如配电、电源或射频电路)中会非常有效。

以及磁珠和电感的区别。

电感是储能元件，磁珠是可以转换(消耗)的器件。电感多用于电源滤波电路，侧重抑制传导干扰；磁珠多用于信号电路，主要用于EMI。磁珠是用来吸收超高频信号的，比如一些射频电路，锁相环，振荡电路，含有超高频存储器的电路(DDR，SDRAM，RAMBUS等。)，而且电源输入部分需要加磁珠。电感是一种储能元件，用于LC振荡电路、中低频滤波电路等。，其应用频率范围很少超过50MHz。

1.片式电感:电感元件和EMI滤波元件广泛应用于电子设备的PCB电路中。这些元件包括芯片电感器和芯片珠。下面介绍这两种器件的特点，并分析它们的常见应用和特殊应用。表面贴装器件的优势在于封装尺寸小，并且能够满足实际空要求。除了阻抗值、载流量和其他相似的物理特性不同之外，通孔连接器和表面贴装器件的其他性能特性基本相同。当需要芯片电感时，要求电感执行以下两个基本功能:电路谐振和扼流圈电抗。

谐振电路包括谐振产生电路、振荡电路、时钟电路、脉冲电路、波形产生电路等。谐振电路还包括高q带通滤波器电路。要使电路谐振，电路中必须同时存在电容和电感。电感两端都存在寄生电容，这是由于器件两电极之间的铁氧体等效为容性介质造成的。在谐振电路中，电感必须具有高Q值、窄的电感偏差和稳定的温度系数，以满足谐振电路窄带、低频率和低温度漂移的要求。

高Q电路具有尖锐的共振峰。窄电感偏置确保谐振频率偏差尽可能小。稳定的温度系数保证了谐振频率具有稳定的温度变化特性。标准径向引出电感、轴向引出电感和片式电感的区别只是封装不同。电感包括缠绕在介电材料(通常是氧化铝陶瓷材料)上的线圈，或者空磁芯线圈和缠绕在铁磁材料上的线圈。在电源应用中，当用作扼流圈时，电感的主要参数是DC电阻(DCR)、额定电流和低Q值。用作滤波器时，需要宽带宽特性，因此不需要电感的高Q特性。低DCR可以保证最小的电压降，DCR定义为没有交流信号的元件的DC电阻。

2.芯片磁珠:芯片磁珠的作用主要是消除传输线结构(PCB)中存在的射频噪声。射频能量是叠加在DC传输电平上的交流正弦波分量，DC分量是需要的有用信号，而射频能量是沿线传输和辐射的无用电磁干扰(EMI)。为了消除这些不必要的信号能量，芯片磁珠被用作高频电阻(衰减器)，它允许DC信号通过，并过滤掉交流信号。通常高频信号在30MHz以上，然而低频信号也会受到芯片磁珠的影响。芯片磁珠由软磁铁氧体材料制成，构成具有高体积电阻率的单片结构。涡流损耗与铁氧体材料的电阻率成反比。涡流损耗与信号频率的平方成正比。

磁珠参数

标称值:因为磁珠的单位是根据其在某一频率下的阻抗来命名的，所以阻抗的单位也是欧姆。一般标准是100MHz，比如2012B601，就是说磁珠在100MHz时阻抗是600欧姆。额定电流:额定电流是指能保证电路正常工作的允许电流。

和磁珠电感来解决EMI和EMC。首先，我们来看看磁珠和电感的区别。电感是闭环的属性，多用于电源滤波回路，磁珠主要用于信号回路。电磁兼容对抗中使用的磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰，而电感在这方面用于抑制传导干扰。磁珠用于吸收超高频信号。比如一些射频电路，PLL，振荡器电路，含有超高频存储器的电路(DDR SDRAM，RAMBUS等。)在电源输入部分都需要磁珠，两者都可以用来处理EMC和EMI问题。

和磁珠电感来解决EMI和EMC。首先，我们来看看磁珠和电感的区别。电感是闭环的属性，多用于电源滤波回路，磁珠主要用于信号回路。电磁兼容对抗中使用的磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰，而电感在这方面用于抑制传导干扰。磁珠用于吸收超高频信号。比如一些射频电路，PLL，振荡器电路，含有超高频存储器的电路(DDR SDRAM，RAMBUS等。)在电源输入部分都需要磁珠，两者都可以用来处理EMC和EMI问题。

磁珠电感在EMI和EMC电路中的关键是抑制高频传导干扰信号，同时还具有抑制电感的作用。但原则上磁珠可以等效为一个电感，还是有一定区别的，最大的区别是电感线圈有分布电容。因此，电感线圈相当于一个电感与一个分布电容并联。如图1所示。在图1中，LX是电感线圈的等效电感(理想电感)，RX是线圈的等效电阻，CX是电感的分布电容。

图1电感线圈等效电路图

理论上，要抑制传导的干扰信号，电感的电感越大越好。但是对于电感来说，电感越大，电感的分布电容越大，两种效应会相互抵消。

图2普通电感线圈阻抗与频率的关系

图2是普通电感器的阻抗和频率之间的关系。从图中可以看出，电感的阻抗最初是随着频率的增加而增加，但当其阻抗增加到最大值时，阻抗随着频率的增加而迅速下降，这是由于并联分布电容的作用。当阻抗增大到最大值时，就是电感线圈的分布电容和等效电感发生并联谐振的地方。图中L1 > L2 > L3，说明电感的电感越大，其谐振频率越低。从图2可以看出，如果要抑制频率为1MHZ的干扰信号，选择L1比L3更好，因为L3的电感比L1小十倍，所以L3的成本比L1低很多。

如果我们必须进一步提高抑制频率，那么我们最终选择的电感线圈将必须是它的最小极限值，只有一匝或更少。磁珠，即穿心电感，是一种少于一匝的电感线圈。但穿通电感的分布电容比单线圈电感小几倍到几十倍，所以穿通电感的工作频率比单线圈电感高。

通常，馈通电感器的电感相对较小，范围从几微亨到几十微亨。电感与馈通电感器中导线的尺寸和长度以及磁珠的横截面积有关。然而，磁珠的相对磁导率Uy是最重要的因素。图3和图4分别是导丝和馈通感应器的示意图。计算穿通电感时，先计算圆形截面的直导线的电感，然后将计算结果乘以磁珠相位。

图3圆截面直导线电感图

图4磁珠的电感图

另外，当穿通电感的工作频率很高时，磁珠中会产生涡流，相当于穿通电感磁导率的降低。这时，我们一般用有效渗透率。有效磁导率是磁珠在一定工作频率下的相对磁导率。但由于磁珠的工作频率只是一个范围，实际应用中往往采用平均磁导率。

在低频时，磁珠的相对磁导率一般很大(100以上)，但在高频时，其有效磁导率仅为相对磁导率的几分之一甚至几十分之一。所以磁珠也有截止频率的问题。所谓的截止频率是当磁珠的有效磁导率下降到接近1时的工作频率fc，此时磁珠已经失去了电感器的功能。一般磁珠的截止频率fc在30 MHz ~ 30 ~ 300 MHz之间，截止频率与磁珠的材质有关。一般磁导率越高，截止频率fc越低，因为低频磁芯材料的涡流损耗比较大。用户在设计电路时，可以要求磁芯材料供应商提供磁芯工作频率和有效磁导率的测试数据，或者不同工作频率下的馈通电感曲线。图5是馈通电感器的频率图。

图5电感频率曲线

磁珠的另一个用途是做电磁屏蔽。它的电磁屏蔽效果甚至比屏蔽线还要好，一般人是不会注意到的。使用方法是让一对导线从磁珠中间穿过，这样当一个电流流过两根导线时，产生的磁场大部分会集中在磁珠中，磁场不会向外辐射。因为磁场会在磁珠中产生涡流，涡流产生的电力线方向正好与导体表面的电力线方向相反，可以相互抵消。所以磁珠对电场也有屏蔽作用，即磁珠对导体中的电磁场有很强的屏蔽作用。

使用磁珠进行电磁屏蔽的好处是磁珠不需要接地，可以避免屏蔽线接地的麻烦。使用磁珠作为电磁屏蔽，相当于为双导体在线路中连接了一个共模抑制电感，对共模干扰信号有很强的抑制作用。

从上面我们可以知道，磁珠和电感都可以起到抑制EMC和EMI电路的作用，主要是因为它们的抑制方面不同。但是电感在高频谐振后就不能再起到电感的作用了。首先要了解电磁干扰的两种方式，辐射和传导，不同的方式采用不同的抑制方法。前者使用磁珠，后者使用电感。我们还应该注意共模抑制电感和Y电容之间的连接位置。什么是共模抑制电感？也就是说，电感器串联连接在地或其他输入和输出线之间。该电感称为共模抑制电感。共模抑制电感的一端连接到机器中的地(公共端)，另一端连接到Y电容，Y电容的另一端接地。这是抑制传导干扰的最有效方法。

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