PCB設(shè)計中磁珠的選用技巧

在昆山PCB設(shè)計中使用貼片磁珠和貼片電感的原因：是使用貼片磁珠還是貼片電感主要還在于應(yīng)用。在諧振電路中需要使用貼片電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時，使用貼片磁珠是佳的選擇。 

　　1、磁珠的單位是歐姆，而不是亨特，這一點要特別注意。因為磁珠的單位是按照它在某一頻率產(chǎn)生的阻抗來標稱的，阻抗的單位也是歐姆。磁珠的DATASHEET上一般會提供頻率和阻抗的特性曲線圖，一般以100MHz為標準，比如1000R 100MHz，意思就是在100MHz頻率的時候磁 珠的阻抗相當于600歐姆。 

　　2、普通濾波器是由無損耗的電抗元件構(gòu)成的，它在線路中的作用是將阻帶頻率反射回信號源，所以這類濾波器又叫反射濾波器。當反射濾波器與信號源阻抗不匹配時，就會有一部分能量被反射回信號源，造成干擾電平的增強。為解決這一弊病，可在濾波器的進線上使用鐵氧體磁環(huán)或磁珠套，利用滋環(huán)或磁珠對高頻信號的渦流損耗，把高頻成分轉(zhuǎn)化為熱損耗。因此磁環(huán)和磁珠實際上對高頻成分起吸收作用，所以有時也稱之為吸收濾波器。 

　　不同的鐵氧體抑制元件，有不同的佳抑制頻率范圍。通常磁導(dǎo)率越高，抑制的頻率就越低。此外，鐵氧體的體積越大，抑制效果越好。我愛方案網(wǎng)上某些大牛研究發(fā)現(xiàn)：在體積一定時，長而細的形狀比短而粗的抑制效果好，內(nèi)徑越小抑制效果也越好。但在有直流或交流偏流的情況下，還存在鐵氧體飽和的問題，抑制元件橫截面越大，越不易飽和，可承受的偏流越大。EMI吸收磁環(huán)/磁珠抑制差模干擾時，通過它的電流值正比于其體積，兩者失調(diào)造成飽和，降低了元件性能；抑制共模干擾時，將電源的兩根線(正負)同時穿過一個磁環(huán)，有效信號為差模信號，EMI吸收磁環(huán)/磁珠對其沒有任何影響，而對于共模信號則會表現(xiàn)出較大的電感量。磁環(huán)的使用中還有一個較好的方法是讓穿過的磁環(huán)的導(dǎo)線反復(fù)繞幾下，以增加電感量?？梢愿鶕?jù)它對電磁干擾的抑制原理，合理使用它的抑制作用。 

　　鐵氧體抑制元件應(yīng)當安裝在靠近干擾源的地方。對于輸入/輸出電路，應(yīng)盡量靠近屏蔽殼的進、出口處。對鐵氧體磁環(huán)和磁珠構(gòu)成的吸收濾波器，除了應(yīng)選用高磁導(dǎo)率的有耗材料外，還要注意它的應(yīng)用場合。它們在線路中對高頻成分所呈現(xiàn)的電阻大約是十至幾百Ω，因此它在高阻抗電路中的作用并不明顯，相反，在低阻抗電路(如功率分配、電源或射頻電路)中使用將非常有效。 

　　由于鐵氧體可以衰減較高頻同時讓較低頻幾乎無阻礙地通過，故在EMI控制中得到了廣泛地應(yīng)用。用于EMI吸收的磁環(huán)/磁珠可制成各種的形狀，廣泛應(yīng)用于各種場合。如在PCB板上，可加在DC/DC模塊、數(shù)據(jù)線、電源線等處。它吸收所在線路上高頻干擾信號，但卻不會在系統(tǒng)中產(chǎn)生新的零極點，不會破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。它與電源濾波器配合使用，可很好的補充濾波器高頻端性能的不足，改善系統(tǒng)中濾波特性 。 

　　磁珠專用于抑制信號線、電源線上的高頻噪聲和尖峰干擾，還具有吸收靜電脈沖的能力。 

　　磁珠是用來吸收超高頻信號，象一些RF電路，PLL，振蕩電路，含超高頻存儲器電路(DDR SDRAM，RAMBUS等)都需要在電源輸入部分加磁珠，而電感是一種蓄能元件，用在LC振蕩電路，中低頻的濾波電路等，其應(yīng)用頻率范圍很少超過錯50MHZ。 

　　磁珠的功能主要是消除存在于傳輸線結(jié)構(gòu)(電路)中的RF噪聲，RF能量是疊加在直流傳輸電平上的交流正弦波成分，直流成分是需要的有用信號，而射頻RF能 量卻是無用的電磁干擾沿著線路傳輸和輻射(EMI)。要消除這些不需要的信號能量，使用貼片磁珠扮演高頻電阻的角色(衰減器)，該器件允許直流信號通過，而濾除交流信號。通常高頻信號為30MHz以上，然而，低頻信號也會受到貼片磁珠的影響。 

　　貼片磁珠由軟磁鐵氧體材料組成，構(gòu)成高體積電阻率的獨石結(jié)構(gòu)。渦流損耗同鐵氧體材料的電阻率成反比。渦流損耗隨信號頻率的平方成正比。使用貼片磁珠的好處：小型化和輕量化在射頻噪聲頻率范圍內(nèi)具有高阻抗，消除傳輸線中的電磁干擾。閉合磁路結(jié)構(gòu)，更好地消除信號的串繞。極好的磁屏蔽結(jié)構(gòu)。降低直流電阻，以免對有用信號產(chǎn)生過大的衰減。顯著的高頻特性和阻抗特性(更好的消除RF能量)。在高頻放大電路中消除寄生振蕩。有效的工作在幾個MHz 到幾百MHz的頻率范圍內(nèi)。 

　　要正確的選擇磁珠，筆者給出了比較核心的幾點建議： 

　　一、不需要的信號的頻率范圍為多少； 

　　二、噪聲源是誰； 

　　三、是否有空間在PCB板上放置磁珠； 

　　四、需要多大的噪聲衰減； 

　　五、環(huán)境條件是什么(溫度，直流電壓，結(jié)構(gòu)強度)； 

　　六、電路和負載阻抗是多少； 

　　前三條通過觀察廠家提供的阻抗頻率曲線就可以判斷。在阻抗曲線中三條曲線都非常重要，即電阻，感抗和總阻抗?？傋杩雇ㄟ^ZR22πfL()2+：=fL來描述。通過這一曲線，選擇在希望衰減噪聲的頻率范圍內(nèi)具有大阻抗而在低頻和直流下信號衰減盡量小的磁珠型號。貼片磁珠在過大的直流電壓下，阻抗特性會受到影響，另外，如果工作溫升過高，或者外部磁場過大，磁珠的阻抗都會受到不利的影響。也可以到深圳電子展上去挑選。使用貼片磁珠和貼片電感的原因：是使用貼片磁珠還是貼片電感主要還在于應(yīng)用。在諧振電路中需要使用貼片電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時，使用貼片磁珠是佳的選擇。 

　　貼片磁珠和貼片電感的應(yīng)用場合： 

　　貼片電感：射頻(RF)和無線通訊，信息技術(shù)設(shè)備，雷達檢波器，汽車，蜂窩電話，尋呼機，音頻設(shè)備，PDAs(個人數(shù)字助理)，無線遙控系統(tǒng)以及低壓供電模塊等。 

　　貼片磁珠：時鐘發(fā)生電路，模擬電路和數(shù)字電路之間的濾波，I/O輸入/輸出內(nèi)部連接器(比如串口，并口，鍵盤，鼠標，長途電信，本地局域網(wǎng))，射頻 (RF)電路和易受干擾的邏輯設(shè)備之間，供電電路中濾除高頻傳導(dǎo)干擾，計算機，錄像機(VCRS)，電視系統(tǒng)和手提電話中的EMI噪聲抑止。