磁珠的原理
磁珠有很高的電阻率和磁導率,他等效于電阻和電感串串串聯,但電阻值和電感串串值都隨頻率變化。
他比普通的電感串串有更好的高頻濾波特性,在高頻時呈現阻性,所以能在相當寬的頻率范圍內保持較高的阻,從而調頻濾波效果。
作為電源濾波,可以使用電感串串。磁珠的電路號就是電感串串,但是型號上可以看出使用的是磁珠。在電路功能上,磁珠和電感串串是原理相同的,只是頻率特性不同罷了.
磁珠由氧磁體組成,電感串串由磁心和線圈組成,磁珠把交流信號轉化為熱能,電感串串把交流存儲起來,緩慢的釋放出去。
磁珠對高頻信號才有較大阻礙作用,一般規格有100歐/100mMHZ ,它在低頻時電阻比電感串串小得多。
鐵氧體磁珠 (Ferrite Bead) 是目前應用發展很快的一種干擾組件,廉價、易用,濾除高頻噪聲效果顯著。
在電路中只要導線穿過它即可(我用的都是象普通電阻模樣的,導線已穿過并膠合,也有表面貼裝的形式,但很到賣的)。當導線中電流穿過時,鐵氧體對低頻電流幾乎沒有什么阻,而對較高頻率的電流會產生較大衰減作用。高頻電流在其中以熱量形式散發,其等效電路為一個電感串串和一個電阻串聯,兩個組件的值都與磁珠的長度成比例。磁珠種類很多,制造商應提供技術指標說明,是磁珠的阻與頻率關系的曲線。
有的磁珠上有多個孔洞,用導線穿過可增加組件阻(穿過磁珠次數的平方),不過在高頻時所增加的抑制噪聲能力不可能如預期的多,而用多串聯幾個磁珠的辦好些。
鐵氧體是磁性材料,會因通過電流過大而產生磁飽和,導磁率急劇下降。大電流濾波應采用結構上專門設計的磁珠,還要注意其散熱措施。
鐵氧體磁珠不可用于電源電路中濾除高頻噪聲(可用于直流和交流輸出),還可廣泛應用于其它電路,其體積可以做得很小。是在數字電路中,由于脈沖信號含有頻率很高的高次諧波,也是電路高頻輻射的主要,所以可在這種場合發揮磁珠的作用。
鐵氧體磁珠還廣泛應用于信號電纜的噪聲濾除。
以常用于電源濾波的HH-1H3216-500為例,其型號各字段含義依次為:
HH 是其一個系列,主要用于電源濾波,用于信號線是HB系列;
1 表示一個組件封裝了一個磁珠,若為4則是并排封裝四個的;
H 表示組成物質,H、C、M為中頻應用(50-200MHz),
T低頻應用(50MHz),S高頻應用(200MHz);
3216 封裝尺寸,長3.2mm,寬1.6mm,即1206封裝;
500 阻(一般為100MHz時),50 ohm。
其產品參數主要有三項:
阻[Z]@100MHz (ohm) : Tical 50, Minimum 37;
直流電阻DC Resistance (m ohm): Maximum 20;
額定電流Rated Current (mA): 2500.
磁珠的原理
磁珠的主要原料為鐵氧體。鐵氧體是一種立方晶格結構的亞鐵磁性材料。鐵氧體材料為鐵鎂合金或鐵鎳合金,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大,具有很高的導磁率,他可以是電感串串的線圈繞組之間在高頻高阻的情況下產生的電容小。對于抑制電磁干擾用的鐵氧體,重要的性能參數為磁導率u和飽和磁通密度Bs。磁導率u可以表示為復數,實數部分構成電感串串,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串串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,所構成的電感串串阻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不同的。
在低頻段,阻由電感串串的感構成,低頻時R很小,磁芯的磁導率較高,因此電感串串量較大,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特性的電感串串,這種電感串串容易造成諧振。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,導致電感串串的電感串串量減小,感成分減小 。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。鐵氧體磁環或磁珠于抑制信號線、電源線上的高頻干擾和干擾,它也具有吸收靜電放電脈沖干擾的能力。
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。
一.電感的作用
基本作用:濾波、振蕩、延遲、陷波等
形象說法:“通直流,阻交流”
細說:在電子線路中,電感線圈對交流有限流作用,它與電阻器或電容器能組成高通或低通濾波器、移相電路及諧振電路等;變壓器可以進行交流耦合、變壓、變流和阻變換等。
由感XL=2πfL 知電感L越大,頻率f越高,感就越大。該電感器兩端電壓的大小與電感L成正比,還與電流變化速度i/t 成正比,這關系也可用下式表示:
電感線圈也是一個儲能元件,它以磁的形式儲存電能,儲存的電能大小可用下式表示:WL=1/2 Li2 。
可見,線圈電感量越大,流過越大,儲存的電能也就越多。
電感在電路常見的作用就是與電容一起,組成LC濾波電路。我們已經知道,電容具有“阻直流,通交流”的本領,而電感則有“通直流,阻交流”的功能。如果把伴有許多干擾信號的直流電通過LC濾波電路(如圖),那么,交流干擾信號將被電容變成熱能消耗掉;變得比較純凈的直流電流通過電感時,其中的交流干擾信號也被變成磁感和熱能,頻率較高的容易被電感阻,這就可以抑制較高頻率的干擾信號。
變成磁感和熱能,頻率較高的容易被電感阻,這就可以抑制較高頻率的干擾信號。
LC濾波電路
在線路板電源部分的電感一般是由線徑粗的漆包線環繞在涂有各種顏色的圓形磁芯上。而且附近一般有幾個高大的濾波鋁電解電容,這二者組成的就是上述的 LC濾波電路。另外,線路板還大量采用“蛇行線+貼片鉭電容”來組成LC電路,因為蛇行線在電路板上來回折行,也可以看作一個小電感。
二、 電感的主要特性參數
2.1 電感量L
電感量L表示線圈本身固有特性,與電流大小無關。除專門的電感線圈(色碼電感)外,電感量一般不專門標注在線圈上,而以特定的名稱標注。
2.2 感XL
電感線圈對交流電流阻礙作用的大小稱感XL,單位是歐姆。它與電感量L和交流電頻率f的關系為XL=2πfL
2.3 品質因素Q
品質因素Q是表示線圈質量的一個物理量,Q為感XL與其等效的電阻的比值,即:Q=XL/R。線圈的Q值愈高,回路的損耗愈小。線圈的Q值與導線的直流電阻,骨架的介質損耗,屏蔽罩或鐵芯引起的損耗,高頻趨膚效應的影響等因素有關。線圈的Q值通常為幾十到幾百。采用磁芯線圈,多股粗線圈均可線圈的Q值。
2.4 分布電容
線圈的匝與匝間、線圈與屏蔽罩間、線圈與底版間存在的電容被稱為分布電容。分布電容的存在使線圈的Q值減小,穩定性變差,因而線圈的分布電容越小越好。采用分段繞法可減少分布電容。
2.5 允許誤差:電感量實際值與標稱之差除以標稱值所得的百分數。
2.6 標稱電流:指線圈允許通過的電流大小,通常用字母A、B、C、D、E分別表示,標稱電流值為50mA 、150mA 、300mA 、700mA 、1600mA 。
三、常用電感線圈
3.1 單層線圈
單層線圈是用緣導線一圈挨一圈地繞在紙筒或膠木骨架上。如晶體管收音機中波天線線圈。
3.2 蜂房式線圈
如果所繞制的線圈,其平面不與旋轉面平行,而是相交成的角度,這種線圈稱為蜂房式線圈。而其旋轉一周,導線來回彎折的次數,常稱為折點數。蜂房式繞法的優點是體積小,分布電容小,而且電感量大。蜂房式線圈都是利用蜂房繞線機來繞制,折點越多,分布電容越小
3.3 鐵氧體磁芯和鐵粉芯線圈
線圈的電感量大小與有無磁芯有關。在空芯線圈中鐵氧體磁芯,可增加電感量和線圈的品質因素。
3.4 銅芯線圈
銅芯線圈在短波范圍應用較多,利用旋動銅芯在線圈中的位置來改變電感量,這種調整比較方便、耐用。
3.5 色碼電感線圈
是一種高頻電感線圈,它是在磁芯上繞上一些漆包線后再用環氧樹脂或塑料封裝而成。它的工作頻率為10KHz至200MHz,電感量一般在0.1uH到3300uH之間。色碼電感器是具有固定電感量的電感器,其電感量標志方法同電阻一樣以色環來標記。其單位為uH。
3.6 阻流圈(扼流圈)
限制交流電通過的線圈稱阻流圈,分高頻阻流圈和低頻阻流圈。
3.7 偏轉線圈
偏轉線圈是電視機掃描電路輸出級的負載,偏轉線圈要求:偏轉靈敏度高、磁場均勻、Q值高、體積小、價格低。
四、 電感的型號、規格及命名。
國內外有眾多的電感生產廠家,其中廠家有SAMUNG、PHI、TDK、X、VISHAY、NEC、KEMET、ROHM等。
5.1 片狀電感
電感量:10NH~1MH
材料:鐵氧體 繞線型 陶瓷疊層
: J=&plun;5% K=&plun;10% M=&plun;20%
尺寸:=2.5mm*2.0mm 1210=3.2mm*2.5mm
個別示意圖: 貼片繞線電感 貼片疊層電感
5.2 功率電感
電感量:1NH~20MH
帶屏蔽、不帶屏蔽
尺寸:D43、D54、D73、D75、D104、D105;RH73/RH74/RH104R/RH105R/RH124;CD43/54/73/75/104/105;
個別示意圖: 貼片功率電感 屏蔽式功率電感
5.3 片狀磁珠
種類:CBG(普通型) 阻:5Ω~3KΩ
CBH(大電流) 阻:30Ω~120Ω
CBY(型) 阻:5Ω~2KΩ
個別示意圖: 貼片磁珠 貼片大電流磁珠
規格:0402/0603/0805/1206/1210/1806(貼片磁珠)
規格:B302520/B403025/B853025(貼片大電流磁珠)
5.4 插件磁珠
規格:RH3.5
5.5 色環電感
電感量:0.1uH~22MH
尺寸:0204、0307、0410、0512
豆形電感:0.1uH~22MH
尺寸:0405、0606、0607、0909、0910
:J=&plun;5% K=&plun;10% M=&plun;20%
:J=&plun;5% K=&plun;10% M=&plun;20%
插件的色環電感 讀法:同色環電阻的標示
5.6 立式電感
電感量:0.1uH~3MH
規格:PK0455/PK0608/PK0810/PK0912
5.7軸向濾波電感
規格:LGC0410/LGC0513/LGC0616/LGC1019
電感量:0.1uH-10mH。
額定電流:65mA~10A。
Q值高,價位一般較低,自諧振頻率高。
5.8 磁環電感
規格:TC3026/TC3726/T426/TC5026
尺寸(單位mm):3.25~15.88
5.9 空氣芯電感
空氣芯電感為了取得較大的電感值,往往要用較多的漆包線繞成,而為了減少電感本身的線路電阻對直流電流的影響,要采用線徑較粗的漆包線。但在一些體積較少的產品中,采用很重很大的空氣芯電感不太現實,不但增加成本,而且限制了產品的體積。為了電感值而保持較輕的重量,我們可以在空氣芯電感中磁心、鐵心,電感的自感能力,借此電感值。目前,在計算機中,大部分是磁心電感。
五、 常見的磁芯磁環
鐵粉芯系列
材質有:-2材(紅/透明)、-8材(黃/紅)、-18材(綠/紅)、-26材(黃/白)、-28材(灰/綠)、-33材(灰/黃)、-38材(灰/ 黑)、-40材(綠/黃)、-45材(黑色)、-52材(綠/藍);尺寸:外徑大小從30到400D(注解:外徑從7.8mm到102mm)。
鐵硅鋁系列
主要u值有:60、75、90、125;尺寸:外徑大小從3.5mm到77.8mm。
兩種產品的規格除了主要的環形外,另有E形,棒形等,還可以根據客戶提供的各項參數定做。它們廣泛應用于計算機主機板,計算機電源,電源供應器,手機充電器,燈飾變壓調光器,不間斷電源(UPS),各種家用電器控制板等。
六、電感在使用過程中要注意的事項
8.1電感使用的場合
潮濕與干燥、環境溫度的高低、高頻或低頻環境、要讓電感表現的是感性,還是阻特性等,都要注意。
8.2電感的頻率特性
在低頻時,電感一般呈現電感特性,既只起蓄能,濾高頻的特性。
但在高頻時,它的阻特性表現的很明顯。有耗能發熱,感性效應降低等現象。不同的電感的高頻特性一樣。
下面就鐵氧體材料的電感加以解說:
鐵氧體材料是鐵鎂合金或鐵鎳合金,這種材料具有很高的導磁率,他可以是電感的線圈繞組之間在高頻高阻的情況下產生的電容小。鐵氧體材料通常在高頻情況下應用,因為在低頻時他們主要程電感特性,使得線上的損耗很小。在高頻情況下,他們主要呈電特性比并且隨頻率改變。實際應用中,鐵氧體材料是作為射頻電路的高頻衰減器使用的。實際上,鐵氧體較好的等效于電阻以及電感的并聯,低頻下電阻被電感短路,高頻下電感阻變得相當高,以至于電流通過電阻。鐵氧體是一個消耗裝置,高頻能量在上面轉化為熱能,這是由他的電阻特性決定的。
8.3 電感設計要承受的電流,及相應的發熱情況。
8.4 使用磁環時,對照上面的磁環部分,找出對應的L值,對應材料的使用范圍。
8.5注意導線(漆包線、紗包或裸導線),常用的漆包線。要找出適合的線經。








