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磁珠在-開關電源-EMC設計中的應用[電磁兼容]

時間:2009-06-29 19:55:33來源:網絡作者:admin 點擊:次

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本文通過介紹磁珠的基本原理和特性來說明它在開關電源電磁兼容方面的重要性，以求為開關電源產品設計者在設計新產品時提供更多、更好的選擇。
電磁兼容問題已經成為電子設計制造中的熱點和難點問題。實際應用中的電磁兼容問題十分復雜，絕不是依靠理論知識就能夠解決的，它更依賴于廣大電子工程師的實際經驗。為了更好地解決電子產品的電磁兼容性這一問題，主要要考慮接地、）電路與PCB板設計、電纜設計、屏蔽設計等問題。

1 鐵氧體電磁干擾抑制元件

鐵氧體是一種立方晶格結構的亞鐵磁性材料。它的制造工藝和機械性能與陶瓷相似，顏色為灰黑色。電磁干擾濾波器中經常使用的一類磁芯就是鐵氧體材料，許多廠商都提供專門用于電磁干擾抑制的鐵氧體材料。這種材料的特點是高頻損耗非常大。對于抑制電磁干擾用的鐵氧體，最重要的性能參數為磁導率μ和飽和磁通密度Bs。磁導率μ可以表示為復數，實數部分構成電感，虛數部分代表損耗，隨著頻率的增加而增加。因此，它的等效電路為由電感L和電阻R組成的串聯電路，L和R都是頻率的函數。當導線穿過這種鐵氧體磁芯時，所構成的電感阻抗在形式上是隨著頻率的升高而增加，但是在不同頻率時其機理是完全不同的。

在低頻段，阻抗由電感的感抗構成，低頻時R很小，磁芯的磁導率較高，因此電感量較大，L起主要作用，電磁干擾被反射而受到抑制；并且這時磁芯的損耗較小，整個器件是一個低損耗、高Q特性的電感，這種電感容易造成諧振因此在低頻段，有時可能出現使用鐵氧體磁珠后干擾增強的現象。

在高頻段，阻抗由電阻成分構成，隨著頻率升高，磁芯的磁導率降低，導致電感的電感量減小，感抗成分減小但是，這時磁芯的損耗增加，電阻成分增加，導致總的阻抗增加，當高頻信號通過鐵氧體時，電磁干擾被吸收并轉換成熱能的形式耗散掉。

鐵氧體抑制元件廣泛應用于印制電路板、電源線和數據線上。如在印制板的電源線入口端加上鐵氧體抑制元件，就可以濾除高頻干擾。鐵氧體磁環或磁珠專用于抑制信號線、電源線上的高頻干擾和尖峰干擾，它也具有吸收靜電放電脈沖干擾的能力。

2 磁珠的原理和特性

當電流流過其中心孔中的導線時，便會是磁珠內部產生循環流動的磁道。用于EMI控制的鐵氧體配制時，應當可以把大部分磁通作為材料中的熱散掉。這個現象可以由一個電感器和一個電阻器的串聯組合來模擬。如圖2所示

兩個元件的數值大小與磁珠的長度成正比，而且磁珠的長度對抑制效果有明顯影響，磁珠長度越長抑制效果越好。由于信號能量呈磁耦合加到磁珠上，故電感器的電抗與電阻的大小隨頻率的升高而增大。磁耦合的效率取決于磁珠材料相對于空氣的導磁率。通常組成磁珠的鐵氧體容－源－電－子－網－為你提供技術支持

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