關(guān)于磁珠的6個問題，你能接住嗎？
[導(dǎo)讀]本文以自問自答的形式，科普磁珠的一些基本知識和選型要點。▉?請簡單說一下你對磁珠的認(rèn)識？磁珠是一種電感型EMI靜噪濾波器，實物和電感很像，現(xiàn)在用的最多的是鐵氧體磁珠（FerriteBead）。片狀鐵氧體磁珠磁珠的單位是歐姆，根據(jù)型號的不同，可以抑制幾MHz～幾GHz的噪聲，經(jīng)常被...
本文以自問自答的形式，科普磁珠的一些基本知識和選型要點。
▉?請簡單說一下你對磁珠的認(rèn)識？
磁珠是一種電感型EMI靜噪濾波器，實物和電感很像，現(xiàn)在用的最多的是鐵氧體磁珠（Ferrite Bead）。
片狀鐵氧體磁珠
磁珠的單位是歐姆，根據(jù)型號的不同，可以抑制幾MHz～幾GHz的噪聲，經(jīng)常被用在信號線和電源線上（串聯(lián)使用）。
磁珠和電容、電感濾除噪聲有很大不同，電容主要提供一個地阻抗路徑（隔直通交），電感是將噪聲反射出去（隔交通直），磁珠如何濾除噪聲在下面會提及。
▉ 磁珠和電感的相同點和不同點？
磁珠和電感的在電路中的符號是一樣的，卻是不一樣的器件，磁珠單位是歐姆（Ω），電感單位是亨（H）。
磁珠由氧磁體組成，電感由磁芯和線圈組成，磁珠把交流信號轉(zhuǎn)化為熱能，電感把交流存儲起來，緩慢的釋放出去，所以說電感是儲能，而磁珠是能量轉(zhuǎn)換(消耗)器件。
我們都知道EMI有兩個途徑，輻射和傳導(dǎo)，磁珠和電感都可以解決EMC和EMI問題，但是側(cè)重點不同。
磁珠主要解決輻射干擾問題，信號線上多用磁珠，某一些高頻電路如RF、振蕩電路、DDR SDRAM等都需要在電源輸入部分加磁珠。
電感主要解決傳導(dǎo)干擾問題，高頻電感主要用于中低頻濾波電路、RF匹配等，功率電感主要用于DC-DC電路中。
▉ 磁珠的主要參數(shù)有哪些？并做解釋
① 阻抗|Z|：業(yè)界習(xí)慣，磁珠的阻抗由100MHz時的阻抗確定，所以我們經(jīng)常在磁珠的SPEC里看到100R@100MHz，指的是在100MHz頻率下，磁珠的阻抗是100R，阻抗越大，抑制噪聲的效果越好，有一些高頻磁珠給出的阻抗是在1GHz頻率下。
阻抗Z頻率特性
有一點需要注意，看上圖，在100MHz時，磁珠的阻抗并不是最大的，所以在選型時可以根據(jù)噪聲頻點，選擇頻點附近阻抗最大的型號。
100MHz在某種意義上只是一個標(biāo)準(zhǔn)，僅僅只是一個標(biāo)準(zhǔn)，個人覺得并沒有太大的實際意義，因為磁珠在實際的應(yīng)用中，隨著頻率的改變，阻抗會相應(yīng)的發(fā)生變化。
所以說，單點接地用磁珠的情況很少，需要提前評估噪聲的頻率范圍。
② 直流電阻DCR：指直流電流通過磁珠時，磁珠呈現(xiàn)的電阻值，DCR一般越小越好，對有用信號的衰減越小。
③ 額定電流Rated Current：指磁珠正常工作時允許的最大電流。
▉?磁珠的直流重疊特性是什么？
我們都知道在電容上加不同的直流電壓，電容容量是會變化的（可以參考之前分享的文章：是誰動了我的電容容量？）
磁珠也有同樣的直流重疊特性，片狀鐵氧體磁珠是一種使用鐵氧體的電感器。因此，當(dāng)大電流通過時，需要特別注意由于磁飽和所造成的性能改變。
片狀鐵氧體磁珠的直流重疊特性示例（圖片來自于村田）
從上圖可以看出，通過磁珠的電流增大時，其阻抗會下降，阻抗下降就意味著抑制噪聲的性能會變差，電流減小時，阻抗又會變大，性能會復(fù)原。
所以在選型時，我們要考慮好額定電流和阻抗這兩個參數(shù)。
▉ 如何理解磁珠的等效模型
之前寫過電阻電容和電感的等效模型《眼見不一定為實！電阻、電容和電感的實際等效模型》
磁珠的等效模型可以簡化為一個電感和一個電阻串聯(lián)，當(dāng)然還會有DCR和寄生電容參數(shù)，在這里不作說明。磁珠的簡化等效電路
電感和電阻都是頻率的函數(shù)，所以磁珠的阻抗為Z=R JWL，下圖所示，箭頭處對應(yīng)的頻率稱之為交叉頻率，有的叫轉(zhuǎn)折頻率。
磁珠的|Z|、R、X阻抗曲線示意（圖片來自于TDK）
小于交叉頻率，Z和XL幾乎是重合的，此時的磁珠呈感性，小電感，此時反射噪聲；大于交叉頻率時，Z和R曲線幾乎是重合的，此時磁珠呈電阻特性，大電阻，起吸收噪聲并轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿淖饔谩?/span>
交叉頻率越大，磁珠呈現(xiàn)感性的頻段越寬，對低頻的吸收能力越弱，對高頻的吸收能力越強(qiáng)。交叉頻率越小，磁珠呈現(xiàn)感性的頻段越窄，對低頻的吸收能力越強(qiáng)，對高頻的吸收能力越弱。
▉ 磁珠選型注意事項
① 分析有用信號和噪聲的頻率噪聲的頻段要大于交叉頻率，便于磁珠吸收噪聲而不是反射噪聲；信號的頻率小于交叉頻率，防止信號被衰減。
② 考慮DCR的大小直流電路中，防止DCR過大，導(dǎo)致信號衰減，比如5V 500mA的電源，經(jīng)過一個DCR=1R的磁珠時，電壓會衰減500mA*1R=0.5V。
一般情況下，交流阻抗越大，濾除噪聲好，但是DCR也會大，對有用信號有衰減，所以這是一個權(quán)衡的過程。
③ 考慮額定電流的大小
不要為了省成本，而一味選擇低額定電流的磁珠，考慮到直流重疊特性，隨著電流的變大，阻抗下降，吸收噪聲性能也會下降。舉個例子，某電路大部分時間工作電流為300mA以下，最高會到400mA，但是很少，此時可以選擇額定電流為400mA的磁珠。
今天的文章內(nèi)容到這里就結(jié)束了，希望對你有幫助，我們下一期見。
▉?請簡單說一下你對磁珠的認(rèn)識？
磁珠是一種電感型EMI靜噪濾波器，實物和電感很像，現(xiàn)在用的最多的是鐵氧體磁珠（Ferrite Bead）。
片狀鐵氧體磁珠
磁珠的單位是歐姆，根據(jù)型號的不同，可以抑制幾MHz～幾GHz的噪聲，經(jīng)常被用在信號線和電源線上（串聯(lián)使用）。
磁珠和電容、電感濾除噪聲有很大不同，電容主要提供一個地阻抗路徑（隔直通交），電感是將噪聲反射出去（隔交通直），磁珠如何濾除噪聲在下面會提及。
▉ 磁珠和電感的相同點和不同點？
磁珠和電感的在電路中的符號是一樣的，卻是不一樣的器件，磁珠單位是歐姆（Ω），電感單位是亨（H）。
磁珠由氧磁體組成，電感由磁芯和線圈組成，磁珠把交流信號轉(zhuǎn)化為熱能，電感把交流存儲起來，緩慢的釋放出去，所以說電感是儲能，而磁珠是能量轉(zhuǎn)換(消耗)器件。
我們都知道EMI有兩個途徑，輻射和傳導(dǎo)，磁珠和電感都可以解決EMC和EMI問題，但是側(cè)重點不同。
磁珠主要解決輻射干擾問題，信號線上多用磁珠，某一些高頻電路如RF、振蕩電路、DDR SDRAM等都需要在電源輸入部分加磁珠。
電感主要解決傳導(dǎo)干擾問題，高頻電感主要用于中低頻濾波電路、RF匹配等，功率電感主要用于DC-DC電路中。
▉ 磁珠的主要參數(shù)有哪些？并做解釋
① 阻抗|Z|：業(yè)界習(xí)慣，磁珠的阻抗由100MHz時的阻抗確定，所以我們經(jīng)常在磁珠的SPEC里看到100R@100MHz，指的是在100MHz頻率下，磁珠的阻抗是100R，阻抗越大，抑制噪聲的效果越好，有一些高頻磁珠給出的阻抗是在1GHz頻率下。
阻抗Z頻率特性
有一點需要注意，看上圖，在100MHz時，磁珠的阻抗并不是最大的，所以在選型時可以根據(jù)噪聲頻點，選擇頻點附近阻抗最大的型號。
100MHz在某種意義上只是一個標(biāo)準(zhǔn)，僅僅只是一個標(biāo)準(zhǔn)，個人覺得并沒有太大的實際意義，因為磁珠在實際的應(yīng)用中，隨著頻率的改變，阻抗會相應(yīng)的發(fā)生變化。
所以說，單點接地用磁珠的情況很少，需要提前評估噪聲的頻率范圍。
② 直流電阻DCR：指直流電流通過磁珠時，磁珠呈現(xiàn)的電阻值，DCR一般越小越好，對有用信號的衰減越小。
③ 額定電流Rated Current：指磁珠正常工作時允許的最大電流。
▉?磁珠的直流重疊特性是什么？
我們都知道在電容上加不同的直流電壓，電容容量是會變化的（可以參考之前分享的文章：是誰動了我的電容容量？）
磁珠也有同樣的直流重疊特性，片狀鐵氧體磁珠是一種使用鐵氧體的電感器。因此，當(dāng)大電流通過時，需要特別注意由于磁飽和所造成的性能改變。
片狀鐵氧體磁珠的直流重疊特性示例（圖片來自于村田）
從上圖可以看出，通過磁珠的電流增大時，其阻抗會下降，阻抗下降就意味著抑制噪聲的性能會變差，電流減小時，阻抗又會變大，性能會復(fù)原。
所以在選型時，我們要考慮好額定電流和阻抗這兩個參數(shù)。
▉ 如何理解磁珠的等效模型
之前寫過電阻電容和電感的等效模型《眼見不一定為實！電阻、電容和電感的實際等效模型》
磁珠的等效模型可以簡化為一個電感和一個電阻串聯(lián)，當(dāng)然還會有DCR和寄生電容參數(shù)，在這里不作說明。磁珠的簡化等效電路
電感和電阻都是頻率的函數(shù)，所以磁珠的阻抗為Z=R JWL，下圖所示，箭頭處對應(yīng)的頻率稱之為交叉頻率，有的叫轉(zhuǎn)折頻率。
磁珠的|Z|、R、X阻抗曲線示意（圖片來自于TDK）
小于交叉頻率，Z和XL幾乎是重合的，此時的磁珠呈感性，小電感，此時反射噪聲；大于交叉頻率時，Z和R曲線幾乎是重合的，此時磁珠呈電阻特性，大電阻，起吸收噪聲并轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿淖饔谩?/span>
交叉頻率越大，磁珠呈現(xiàn)感性的頻段越寬，對低頻的吸收能力越弱，對高頻的吸收能力越強(qiáng)。交叉頻率越小，磁珠呈現(xiàn)感性的頻段越窄，對低頻的吸收能力越強(qiáng)，對高頻的吸收能力越弱。
▉ 磁珠選型注意事項
① 分析有用信號和噪聲的頻率噪聲的頻段要大于交叉頻率，便于磁珠吸收噪聲而不是反射噪聲；信號的頻率小于交叉頻率，防止信號被衰減。
② 考慮DCR的大小直流電路中，防止DCR過大，導(dǎo)致信號衰減，比如5V 500mA的電源，經(jīng)過一個DCR=1R的磁珠時，電壓會衰減500mA*1R=0.5V。
一般情況下，交流阻抗越大，濾除噪聲好，但是DCR也會大，對有用信號有衰減，所以這是一個權(quán)衡的過程。
③ 考慮額定電流的大小
不要為了省成本，而一味選擇低額定電流的磁珠，考慮到直流重疊特性，隨著電流的變大，阻抗下降，吸收噪聲性能也會下降。舉個例子，某電路大部分時間工作電流為300mA以下，最高會到400mA，但是很少，此時可以選擇額定電流為400mA的磁珠。
今天的文章內(nèi)容到這里就結(jié)束了，希望對你有幫助，我們下一期見。
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