片式铁氧体磁珠及其应用.pdf

片式铁氧体磁珠的应用钱振宇史建华在接地、屏蔽和滤波三大干扰抑制技术中滤波是抑制电磁干扰最常见、最有效和最经济的手段。这是因为运用滤波技术非常简单只要在电气设备电源线和信号线的入口处插入EMI滤波器就可以把传导性质的电磁干扰信号给予有效抑制（包括设备内部产生的电磁干扰和外界电网传进来的电磁干扰）。而最简单的滤波办法就是在电磁干扰信号的引线上套上一些管形或环形的铁氧体磁芯（通常把它称为抗干扰磁芯）利用穿越铁氧体材料的导线所体现出来的电感以及在高频下铁氧体磁芯所产生的涡流损耗可以简便而有效地消除存在于引线上的高频电磁噪声。1铁氧体抗干扰磁芯的工作原理铁氧体抗干扰磁芯的主要成分是铁、镁和镍等它的制造工艺和机械性能与陶瓷相似外表为灰黑色。铁氧体抗干扰磁芯有很高的磁导率同时它的高频损耗又非常大。铁氧体抗干扰磁芯的等效电路可以用电感L和电阻R（后者是体现涡流损耗的损耗电阻）的串联来表示（图1）L和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。图1在低频段低频时的磁芯损耗很小阻抗主要由电感的感抗构成。由于磁芯的磁导率较高因此电感量较大电磁干扰被反射而受到抑制整个器件是一个低损耗、高Q值的电感。这种电感容易造成谐振因此在低频段有时可能出现采用铁氧体抗干扰磁芯后使干扰增强的现象。在高频段磁芯的磁导率降低导致电感的电感量减小感抗成分减小。但是随着频率的增高磁芯的损耗（主要是磁芯的涡流损耗）也在增高它反映为磁芯等效电路中的电阻成分在增高这样高频下的磁芯阻抗将主要由电阻构成。随着频率的升高磁芯的总阻抗继续增高。因此高频干扰通过铁氧体磁芯时将被转换成热能的形式给耗散掉。铁氧体抗干扰磁芯被广泛应用于印制电路板、电源线和数据线上。在印制板的电源线入口端加上铁氧体磁芯时可以滤除高频干扰。当铁氧体磁芯用在信号线和电源线上抑制高频干扰和尖峰干扰时它对吸收静电放电也具有相应的能力（因为同样也是高频干扰只不过静电放电含有的频率成分更高）。铁氧体抗干扰磁芯种类很多不同磁芯的阻抗与频率关系的曲线也不相同。不同的应用场合应选择不同的磁芯。使用时可以用增加导线在磁芯的穿过次数来增加元件的感抗(与导线穿过磁芯次数的平方成正比)不过在高频时所增加的抑制干扰能力可能不如预期的多（有时还会因为导线穿过次数的增加增加了分布电容产生了负面的影响）必要时可以采取多串联几个磁芯的办法。特别值得一提的是对磁芯来说高频干扰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不是将噪声导入地线或者阻挡回去因此在电路中安装铁氧体抗干扰磁芯时不需要为它设置接地点。这是铁氧体抗干扰磁芯的突出优点。2片式铁氧体磁珠片式铁氧体磁珠是目前发展很快的一种适合于表面贴装的抗干扰元件具有廉价、易用滤除高频干扰的效果显著等一系列优点。片式铁氧体磁珠也是由软磁铁氧体材料组成它在线路上所起的抗干扰作用也与上面讲1到的铁氧体抗干扰磁芯是相同的。但是片式铁氧体磁珠的结构则与普通的铁氧体抗干扰磁芯完全不同。图2为片式铁氧体磁珠的外观和内部结构。图中可见它实质上是1个片式叠层型电感器是由铁氧体磁性材料与导体线圈组成的叠层型独石结构。由于在高温下烧结而成因而具有致密性好、可靠性高等优点。两端的电极由银/镍/焊锡等三层构成可满足再流焊和波峰焊的要求。银+镍+锡银铁氧体(a)片式铁氧体磁珠外形(b)片式铁氧体磁珠的结构图2片式铁氧体磁珠的功能主要是用来消除传输线中的高频噪声。高频噪声是叠加在信号传输电平上的高频成分。这是一些无用的电磁干扰能够沿着线路边