40铁氧体叠层片式磁珠(低频高阻型)Ferrite chip beads
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1前言各种电子线路中,电磁干扰源产生的电磁干扰杂波,通过传导和辐射途经对线路其它部分或其它电子线路产生电磁干扰。
这一过程中导线起了重要作用,一英寸长的导线在100MHz频率下的电感量约为20nh,其感抗约为12.6Ω,这是不可忽视的。
为了消除电磁干扰,方法之一就是在有源和无源电子元器件的引线上套上一些很小的管形或环形的软磁铁氧体磁芯,利用铁氧体材料的电磁损耗机理有效地消除传导和辐射的电磁干扰噪声。
这种抗电磁干扰的方法既简便又有效,而且成本很低,所以获得了十分广泛的应用。
由于串在引线上用于抗电磁干扰的铁氧体小管或小环有些像一串珍珠,所以它们得到了一个很形象化的名称—磁珠(Bead)。
近年来表面贴装技术(SMT)迅速崛起,传统的插装电路逐步被SMT电路替代,绝大部分带引线的电子元器件均已片式化,变成了无引线或短引线的片式电子元器件。
这样一来,上述的传统磁珠(铁氧体小管或小环)已无法在SMT电路中应用。
为了解决这一困难,国外一些著名的电子元器件公司,如美国的AEM公司、Coilcraft公司、日本TDK、村田、太阳诱电、Tokin等公司,先后开发了片式磁珠(ChipBead)和片式电感器(ChipInductor),以满足SMT电路的需求。
实质上,磁珠就是一个填充磁芯的电感器,利用它的阻抗|Z|在高频下迅速增加的特性和磁性材料的电磁损耗机理来抑制和吸收高频噪声,从而达到抗电磁干扰的目的。
片式磁珠/电感器按结构可分为两大类,即叠层型片式磁珠/电感器(MultilayerChipBead/Inductor,简称MLCB/MLCI)和绕线型片式磁珠/电感器(WoundChipBead/Inductor)。
叠层型片式磁珠/电感器是近年来发展起来的一种高新技术产品,其结构如图1所示。
由图1可以看出,导体线圈完全被磁性铁氧体介质包围,形成一种独石结构。
当电流通过时,激励的磁力线几乎完全被屏蔽在其内部,而不会干扰邻近的其它电子元器件。
磁珠选型规范磁珠的全称为铁氧体磁珠滤波器(另有一种是非晶合金磁性材料制作的磁珠),是一种抗干扰元件,滤除高频噪声效果显著。
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。
磁珠有很高的电阻率和磁导率,他等效于电阻和电感串联,但电阻值和电感值都随频率变化。
他比普通的电感有更好的高频滤波特性,在高频时呈现阻性,所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗,从而提高调频滤波效果。
磁珠的电路符号不要画成电感,建议原理图标识、位号都有所区别,让读图者,可以轻易的看出使用的是磁珠。
一、磁珠的型号命名方法磁珠的型号一般由下列五部分组成:第一部分:类别,多用字母表示.第二部分:尺寸,用数字表示(英制)第三部分:材料,用字母表示,其中X代表小型。
第四部分:阻抗,100MHz时阻抗第五部分:包装方式,用字母表示如某型号磁珠命名如下铁氧叠层片式磁珠(普通型)Ferrite chip beads尺寸:1005 (0402)1608(0603)2012(0805)产品规格命名方法:应指出的是,目前磁珠型号命名方法各生产厂有所不同,尚无统一的标准。
二、磁珠的结构特点铁氧体磁珠(Ferrite Bead) 是目前应用发展很快的一种抗干扰组件,廉价、易用,滤除高频噪声效果显着。
在电路中只要导线穿过它即可(我用的都是象普通电阻模样的,导线已穿过并胶合,也有表面贴装的形式)。
当导线中电流穿过时,铁氧体对低频电流几乎没有什么阻抗,而对较高频率的电流会产生较大衰减作用。
高频电流在其中以热量形式散发,其等效电路为一个电感和一个电阻串联,两个组件的值都与磁珠的长度成比例。
磁珠种类很多,制造商应提供技术指标说明,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,用导线穿过可增加组件阻抗(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不可能如预期的多,而用多串联几个磁珠的办法会好些。
说说磁珠(Ferrite Bead)第一次使用磁珠还是在实习的时候,但是看原理图发现有个元件写着”Bea d”,单位是100欧姆,用万用表测,导通,电阻约为0。
当时就很奇怪,是什么有什么用?后来问了师兄,才知道,这个是磁珠,相当于电感,通直流阻交流(不准确)。
这就是我当初对磁珠的印象。
磁珠全称为铁氧体磁珠,Ferrite Bead,简写FB。
磁珠的单位是欧姆,而不是亨特,这一点要特别注意。
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 DATASH EET上一般会提供频率和阻抗的特性曲线图,一般以100MHz为标准,比如60 0R@100MHz,意思就是在100MHz频率的时候磁珠的阻抗相当于600欧姆。
磁珠的结构X射线下的结构(真的活像线圈)磁珠的等效模型R bead是磁珠的直流电阻;L bead是磁珠的等效电感;Cpar和Rpar是并联电容和电阻。
在低频的时候,Cpar开路,L bead短路,只有直流电阻R bead。
当频率增加的时候,阻抗(JwL bead)随着L bead的增加线性增加,阻抗(1/jwCpar)随着Cpar的减小而相反增长。
磁珠的阻抗频率曲线图上升斜率主要由电感L bead决定。
在高频到达一定频率点时,Cpar的阻抗开始起主要作用。
磁珠的阻抗开始减小。
阻抗频率曲线的斜率下降主要由磁珠的寄生电容Cpar所决定。
Rpar对抑制品质因素(Q-factor)有作用,无论如何,Rpar和Cpar的值增长过大会增加磁珠的品质因素和减小磁珠的有效带宽。
高品质因素(Q)可能导致电源输送网络瞬态频率响应不想要的抬升。
Z=R+jxZ:阻抗R:电阻X:电抗磁珠的电性参数Z(阻抗) [Z]@100MHz (ohm)磁珠的阻抗是指在电流下所有阻抗的总和,包括交流与直流部分。
阻抗的直流部分仅仅是绕线的直流电阻,交流部分包括电感电抗。
下面的公式计算了一个理想电感在正弦交流信号下的电感电抗。
说说磁珠(Ferrite Bead)第一次使用磁珠还是在实习的时候,但是看原理图发现有个元件写着”Bea d”,单位是100欧姆,用万用表测,导通,电阻约为0。
当时就很奇怪,是什么有什么用?后来问了师兄,才知道,这个是磁珠,相当于电感,通直流阻交流(不准确)。
这就是我当初对磁珠的印象。
磁珠全称为铁氧体磁珠,Ferrite Bead,简写FB。
磁珠的单位是欧姆,而不是亨特,这一点要特别注意。
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 DATASH EET上一般会提供频率和阻抗的特性曲线图,一般以100MHz为标准,比如60 0R@100MHz,意思就是在100MHz频率的时候磁珠的阻抗相当于600欧姆。
磁珠的结构X射线下的结构(真的活像线圈)磁珠的等效模型R bead是磁珠的直流电阻;L bead是磁珠的等效电感;Cpar和Rpar是并联电容和电阻。
在低频的时候,Cpar开路,L bead短路,只有直流电阻R bead。
当频率增加的时候,阻抗(JwL bead)随着L bead的增加线性增加,阻抗(1/jwCpar)随着Cpar的减小而相反增长。
磁珠的阻抗频率曲线图上升斜率主要由电感L bead决定。
在高频到达一定频率点时,Cpar的阻抗开始起主要作用。
磁珠的阻抗开始减小。
阻抗频率曲线的斜率下降主要由磁珠的寄生电容Cpar所决定。
Rpar对抑制品质因素(Q-factor)有作用,无论如何,Rpar和Cpar的值增长过大会增加磁珠的品质因素和减小磁珠的有效带宽。
高品质因素(Q)可能导致电源输送网络瞬态频率响应不想要的抬升。
Z=R+jxZ:阻抗R:电阻X:电抗磁珠的电性参数Z(阻抗) [Z]@100MHz (ohm)磁珠的阻抗是指在电流下所有阻抗的总和,包括交流与直流部分。
阻抗的直流部分仅仅是绕线的直流电阻,交流部分包括电感电抗。
下面的公式计算了一个理想电感在正弦交流信号下的电感电抗。
磁珠由氧磁体组成,电感由磁心和线圈组成,磁珠把交流信号转化为热能,电感把交流存储起来,缓慢的释放出去。
磁珠对高频信号才有较大阻碍作用,一般规格有100 欧/100mMHZ , 它在低频时电阻比电感小得多。
电感的等效电阻可有Z=2X3.14xf 来求得。
铁氧体磁珠(Ferrite Bead) 是目前应用发展很快的一种抗干扰元件,廉价、易用,滤除高频噪声效果显著。
在电路中只要导线穿过它即可(我用的都是象普通电阻模样的,导线已穿过并胶合,也有表面贴装的形式,但很少见到卖的)。
当导线中电流穿过时,铁氧体对低频电流几乎没有什么阻抗,而对较高频率的电流会产生较大衰减作用。
高频电流在其中以热量形式散发,其等效电路为一个电感和一个电阻串联,两个元件的值都与磁珠的长度成比例。
磁珠种类很多,制造商应提供技术指标说明,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不可能如预期的多,而用多串联几个磁珠的办法会好些。
铁氧体是磁性材料,会因通过电流过大而产生磁饱和,导磁率急剧下降。
大电流滤波应采用结构上专门设计的磁珠,还要注意其散热措施。
铁氧体磁珠不仅可用于电源电路中滤除高频噪声(可用于直流和交流输出),还可广泛应用于其他电路,其体积可以做得很小。
特别是在数字电路中,由于脉冲信号含有频率很高的高次谐波,也是电路高频辐射的主要根源,所以可在这种场合发挥磁珠的作用。
铁氧体磁珠还广泛应用于信号电缆的噪声滤除。
以常用于电源滤波的HH-1H3216-500 为例,其型号各字段含义依次为:HH 是其一个系列,主要用于电源滤波,用于信号线是HB 系列;1 表示一个元件封装了一个磁珠,若为4 则是并排封装四个的;H 表示组成物质,H、C、M 为中频应用(50-200MHz),T 低频应用(<50MHz),S 高频应用(>200MHz);3216 封装尺寸,长3.2mm,宽1.6mm,即1206 封装;500 阻抗(一般为100MHz 时),50 ohm。
什么是磁珠?(Ferrite['ferait] bead[bi:d])磁珠有很高的电阻率和磁导率,他等效于电阻和电感串联,但电阻值和电感值都随频率变化。
他比普通的电感有更好的高频滤波特性,在高频时呈现阻性,所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗,从而提高调频滤波效果。
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磁珠由氧磁体组成,电感由磁心和线圈组成,磁珠把交流信号转化为热能,电感把交流存储起来,缓慢的释放出去。
磁珠对高频信号才有较大阻碍作用,一般规格有100欧/100mMHZ ,它在低频时电阻比电感小得多。
铁氧体磁珠(Ferrite Bead) 是目前应用发展很快的一种抗干扰组件,廉价、易用,滤除高频噪声效果显着。
在电路中只要导线穿过它即可(我用的都是象普通电阻模样的,导线已穿过并胶合,也有表面贴装的形式,但很少见到卖的)。
当导线中电流穿过时,铁氧体对低频电流几乎没有什么阻抗,而对较高频率的电流会产生较大衰减作用。
高频电流在其中以热量形式散发,其等效电路为一个电感和一个电阻串联,两个组件的值都与磁珠的长度成比例。
磁珠种类很多,制造商应提供技术指标说明,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,用导线穿过可增加组件阻抗(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不可能如预期的多,而用多串联几个磁珠的办法会好些。
铁氧体是磁性材料,会因通过电流过大而产生磁饱和,导磁率急剧下降。
大电流滤波应采用结构上专门设计的磁珠,还要注意其散热措施。
铁氧体磁珠不仅可用于电源电路中滤除高频噪声(可用于直流和交流输出),还可广泛应用于其它电路,其体积可以做得很小。
特别是在数字电路中,由于脉冲信号含有频率很高的高次谐波,也是电路高频辐射的主要根源,所以可在这种场合发挥磁珠的作用。
铁氧体磁珠还广泛应用于信号电缆的噪声滤除。
磁珠分类和应用以及工作原理等相关知识详解片式铁氧体磁珠的工作原理铁氧体抑制元件的阻抗和插入损耗铁氧体磁珠的类别铁氧体磁珠的应用1. 片式铁氧体磁珠的基本原理磁珠,实质上虽然是一个电感器,但在功能、作用与组成上也是有它的特点的。
电感的基本功能是电路谐振和扼流电抗。
主要应用于电源电路、时钟发生电路、射频(RF)和无线通讯、无线遥控系统等场合。
磁珠的主要功能是消除存在于线路中的 RF 噪声,扮演着高频电阻(衰减器)的角色,它允许直流信号通过,却能滤除30MHZ以上的高频信号,主要应用于模拟电路和数字电路之间的滤波,I/O(输入/输出)端口电路,射频(RF)电路和易受干扰的逻辑设备之间,电源电路以及需要抑制EMI 等场合。
磁珠的作用主要是在高频率下利用电感成分反射噪声,利用电阻成分把噪音转换成热量,由此起到抑制噪声的作用。
使用时,只要直接插入信号线、电源线中就以通过吸收、反射来实现抑制噪声以达到抗EMI 的目的。
磁珠有很高的电阻率和磁导率,它等效于电阻和电感串联,但电阻值和电感值都是频率的函数。
它比普通的电感有更好的高频滤波特性,在高频时呈现电阻性,所以能在相当宽的频率范围内保持较高的优良特性。
而电感主要起着储能、滤波、阻抗、扼流、谐振和变压作用。
磁珠由氧磁体材料作成,电感则由磁心和线圈组成,磁珠把交流信号转化为热能,电感把电流存储起来,缓慢的释放出去。
1.1 铁氧体磁珠的工作原理铁氧体磁珠是由一种立方晶格结构的亚铁磁性材料作成的磁性元件。
这种材料的分子结构为 MO·Fe2O3,其中MO 为金属氧化物,通常是MnO 或ZnO。
它的制造工艺和机械性能与陶瓷相似,颜色为灰黑色,常用于电磁干扰滤波器中,这种材料的特点是高频损耗非常大。
用于抗 EMI 的铁氧体材料,磁导率(μ)和饱和磁感应强度(Bs)是两个最重要的磁性参数,而磁导率(μ)的定义是磁通密度随磁场强度的变化率,即μ=△B/△H。
对于一种磁性材料来说,磁导率不是一个常数,它与磁场的大小、频率的高低有关。