磁環的(de)工作原理(lǐ)及應用(yòng)
信息來(lái)源于:互聯網 發布于:2022-03-31
鐵氧體抗幹擾磁心特性
鐵氧體抗幹擾磁心是近幾年發展起來(lái)的(de)新型的(de)價廉物(wù)美(měi)的(de)幹擾抑制器件,其作用(yòng)相當于低通(tōng)濾波器,較好地解決了(le)電源線,信号線和(hé)連接器的(de)高(gāo)頻(pín)幹擾抑制問題,而且具有使用(yòng)簡單,方便,有效,占用(yòng)空間不大(dà)等一系列優點,用(yòng)鐵氧體抗幹擾磁心來(lái)抑制電磁幹擾(EMI)是經濟簡便而有效的(de)方法,已廣泛應用(yòng)于計算(suàn)機等各種軍用(yòng)或民用(yòng)電子設備。
鐵氧體是一種利用(yòng)高(gāo)導磁性材料滲合其他(tā)一種或多(duō)種鎂、鋅、鎳等金屬在2000℃燒聚而成,
在低頻(pín)段,鐵氧體抗幹擾磁心呈現出非常低的(de)感性阻抗值,不影(yǐng)響數據線或信号線上有用(yòng)信号的(de)傳輸。而在高(gāo)頻(pín)段,從10MHz左右開始,阻抗增大(dà),其感抗分(fēn)量仍保持很小,電阻性分(fēn)量卻迅速增加,當有高(gāo)頻(pín)能量穿過磁性材料時(shí),電阻性分(fēn)量就會把這(zhè)些能量轉化(huà)爲熱(rè)能耗散掉。這(zhè)樣就構成一個(gè)低通(tōng)濾波器,使高(gāo)頻(pín)噪音(yīn)信号有大(dà)的(de)衰減,而對(duì)低頻(pín)有用(yòng)信号的(de)阻抗可(kě)以忽略,不影(yǐng)響電路的(de)正常工作。
EMI 吸收環 / 珠是一種用(yòng)鐵氧體制成的(de)元件,是一種吸收損耗型元件。其特性表現爲:吸收高(gāo)頻(pín)信号并将吸收的(de)能量轉化(huà)成熱(rè)能耗散掉,從而達到抑制高(gāo)頻(pín)幹擾信号沿導線傳輸的(de)目的(de),其等效阻抗中電阻值分(fēn)量是頻(pín)率的(de)函數,随著(zhe)頻(pín)率而變化(huà)。
EMI 吸收環 / 珠有效頻(pín)段爲 2 1000MHz ,性能最佳頻(pín)段則爲 5 200MHz ,在此頻(pín)段吸收阻抗維持爲一個(gè)常數。
EMI 吸收環 / 珠選擇時(shí)要注意:通(tōng)過電流大(dà)小正比于元件體積,兩者失調,易造成飽和(hé),降低元件性能,避免飽和(hé)的(de)有效方法是将電源的(de)兩根線(正、負或火、地)同時(shí)穿過一個(gè)磁環。磁環在使用(yòng)中還(hái)有一個(gè)較好的(de)方法是讓穿過磁環的(de)導線反複串幾下(xià),一來(lái)可(kě)提高(gāo)穿過環的(de)面積,增加等效吸收長(cháng)度,二來(lái)充分(fēn)利用(yòng)磁環具有磁滞特點,改善低端特性。
它的(de)制造工藝和(hé)機械性能與陶瓷相似。其電磁性能與添加金屬成分(fēn)以及燒結過程中的(de)時(shí)間,溫度與氣體成分(fēn)有關。分(fēn)裝式磁環,要盡可(kě)能選用(yòng)内徑較小的(de),長(cháng)度較長(cháng)的(de)磁環,同時(shí),磁環一定要緊緊包住電纜,即磁環的(de)内徑尺寸要與電纜的(de)外徑尺寸緊密配合。
爲什(shén)麽要設置抗幹擾磁環
電腦(nǎo)機箱内的(de)主闆、CPU、電源、及IDE數據線都工作于很高(gāo)的(de)頻(pín)率狀态下(xià),所以導緻機箱裏存在著(zhe)大(dà)量的(de)空間雜(zá)散電磁幹擾信号,而信号強度也(yě)是機箱外的(de)數倍至數十倍!吸收磁環,又稱鐵氧體磁環,常用(yòng)于可(kě)拆卸的(de)分(fēn)離式磁環,它是電子電路中常用(yòng)的(de)抗幹擾元件,對(duì)于高(gāo)頻(pín)噪聲有很好的(de)抑制作用(yòng),一般使用(yòng)鐵氧體材料(Mn-Zn)制成。磁環在不同的(de)頻(pín)率下(xià)有不同的(de)阻抗特性,一般在低頻(pín)時(shí)阻抗很小,當信号頻(pín)率升高(gāo)磁環表現的(de)阻抗急劇升高(gāo)。使正常有用(yòng)的(de)信号很好的(de)通(tōng)過,又能很好的(de)抑制高(gāo)頻(pín)幹擾信号的(de)通(tōng)過,而且成本低廉。
鐵氧體是一種立方晶格結構的(de)亞鐵磁性材料。鐵氧體材料爲鐵鎂合金或鐵鎳合金,它的(de)制造工藝和(hé)機械性能與陶瓷相似,顔色爲灰黑(hēi)色。電磁幹擾濾波器中經常使用(yòng)的(de)一類磁芯就是鐵氧體材料,許多(duō)廠商都提供專門用(yòng)于電磁幹擾抑制的(de)鐵氧體材料。這(zhè)種材料的(de)特點是高(gāo)頻(pín)損耗非常大(dà),具有很高(gāo)的(de)導磁率,他(tā)可(kě)以是電感的(de)線圈繞組之間在高(gāo)頻(pín)高(gāo)阻的(de)情況下(xià)産生的(de)電容最小。對(duì)于抑制電磁幹擾用(yòng)的(de)鐵氧體,最重要的(de)性能參數爲磁導率μ和(hé)飽和(hé)磁通(tōng)密度Bs。磁導率μ可(kě)以表示爲複數,實數部分(fēn)構成電感,虛數部分(fēn)代表損耗,随著(zhe)頻(pín)率的(de)增加而增加。因此,它的(de)等效電路爲由電感L和(hé)電阻R組成的(de)串聯電路,L和(hé)R都是頻(pín)率的(de)函數。當導線穿過這(zhè)種鐵氧體磁芯時(shí),所構成的(de)電感阻抗在形式上是随著(zhe)頻(pín)率的(de)升高(gāo)而增加,但是在不同頻(pín)率時(shí)其機理(lǐ)是完全不同的(de)。
不同的(de)鐵氧體抑制元件,有不同的(de)最佳抑制頻(pín)率範圍。通(tōng)常磁導率越高(gāo),抑制的(de)頻(pín)率就越低。此外,鐵氧體的(de)體積越大(dà),抑制效果越好。在體積一定時(shí),長(cháng)而細的(de)形狀比短而粗的(de)抑制效果好,内徑越小抑制效果也(yě)越好。但在有直流或交流偏流的(de)情況下(xià),還(hái)存在鐵氧體飽和(hé)的(de)問題,抑制元件橫截面越大(dà),越不易飽和(hé),可(kě)承受的(de)偏流越大(dà)。
EMI吸收磁環/磁珠抑制差模幹擾時(shí),通(tōng)過它的(de)電流值正比于其體積,兩者失調造成飽和(hé),降低了(le)元件性能;抑制共模幹擾時(shí),将電源的(de)兩根線(正負)同時(shí)穿過一個(gè)磁環,有效信号爲差模信号,EMI吸收磁環/磁珠對(duì)其沒有任何影(yǐng)響,而對(duì)于共模信号則會表現出較大(dà)的(de)電感量。磁環的(de)使用(yòng)中還(hái)有一個(gè)較好的(de)方法是讓穿過的(de)磁環的(de)導線反複繞幾下(xià),以增加電感量。可(kě)以根據它對(duì)電磁幹擾的(de)抑制原理(lǐ),合理(lǐ)使用(yòng)它的(de)抑制作用(yòng)。
鐵氧體抑制元件應當安裝在靠近幹擾源的(de)地方。對(duì)于輸入/輸出電路,應盡量靠近屏蔽殼的(de)進、出口處。對(duì)鐵氧體磁環和(hé)磁珠構成的(de)吸收濾波器,除了(le)應選用(yòng)高(gāo)磁導率的(de)有耗材料外,還(hái)要注意它的(de)應用(yòng)場(chǎng)合。它們在線路中對(duì)高(gāo)頻(pín)成分(fēn)所呈現的(de)電阻大(dà)約是十至幾百Ω,因此它在高(gāo)阻抗電路中的(de)作用(yòng)并不明(míng)顯,相反,在低阻抗電路(如功率分(fēn)配、電源或射頻(pín)電路)中使用(yòng)将非常有效。
結論:
由于鐵氧體可(kě)以衰減較高(gāo)頻(pín)同時(shí)讓較低頻(pín)幾乎無阻礙地通(tōng)過,故在EMI控制中得(de)到了(le)廣泛地應用(yòng)。用(yòng)于EMI吸收的(de)磁環/磁珠可(kě)制成各種的(de)形狀,廣泛應用(yòng)于各種場(chǎng)合。如在PCB闆上,可(kě)加在DC/DC模塊、數據線、電源線等處。它吸收所在線路上高(gāo)頻(pín)幹擾信号,但卻不會在系統中産生新的(de)零極點,不會破壞系統的(de)穩定性。