EMC磁珠濾波的原理以及如何使用呢？

在產(chǎn)品數(shù)字電路emc設計過程中，我們常常會使用到磁珠，那么磁珠濾波的原理以及如何使用呢？

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(chǎn)生的電容最小。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呈電感特性，使得線上的損耗很小。在高頻情況下，他們主要呈電抗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(lián)，低頻下電阻被電感短路，高頻下電感阻抗變得相當高，以至于電流全部通過電阻。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。

鐵氧體磁珠與普通的電感相比具有更好的高頻濾波特性。鐵氧體在高頻時呈現(xiàn)電阻性，相當于品質因數(shù)很低的電感器，所以能在相當寬的頻率范圍內(nèi)保持較高的阻抗，從而提高高頻濾波效能。
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(xiàn)使用鐵氧體磁珠后干擾增強的現(xiàn)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(shù)據(jù)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(huán)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。  
使用片式磁珠還是片式電感主要還在于實際應用場合。在諧振電路中需要使用片式電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時，使用片式磁珠是最佳的選擇。
應用場合
片式電感：射頻（RF）和無線通訊，信息技術設備，雷達檢波器，汽車電子，蜂窩電話，尋呼機，音頻設備，PDAs（個人數(shù)字助理），無線遙控系統(tǒng)以及低壓供電模塊等。
片式磁珠：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備之間，供電電路中濾除高頻傳導干擾，計算機，打印機，錄像機（VCRS）,電視系統(tǒng)和手提電話中的EMI噪聲抑止。
磁珠的單位是歐姆，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，比如是在100MHz頻率的時候磁珠的阻抗相當于1000歐姆。針對我們所要濾波的頻段需要選取磁珠阻抗越大越好，通常情況下選取600歐姆阻抗以上的。
另外選擇磁珠時需要注意磁珠的通流量，一般需要降額80％處理，用在電源電路時要考慮直流阻抗對壓降影響。
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EMC寄語：隨著時代的發(fā)展，越來越多的電子、電氣設備或系統(tǒng)產(chǎn)品都需要進行檢驗檢測，其中EMC測試是必備的檢驗檢測指標之一。但EMC測試項目費用較貴，EMC實驗室造價昂貴，絕大部分測量設備又需要采用進口設備，導致很少檢驗檢測機構有能力建造EMC實驗室。產(chǎn)品的EMC性能是設計階段賦予的，一般電子產(chǎn)品設計時如果不考慮EMC因素，就會很容易導致EMC測試失敗，以致不能通過相關EMC法規(guī)的測試或認證。例如，產(chǎn)品設計研發(fā)工程師們根據(jù)需求，設計出效果良好的濾波電路，置入產(chǎn)品I/O(輸入/輸出）接口的前級，可使因傳導而進入系統(tǒng)的干擾噪聲消除在電路系統(tǒng)的入口處；設計出隔離電路（如變壓器隔離和光電隔離等）解決通過電源線、信號線和地線進入電路的傳導干擾，同時阻止因公共阻抗、長線傳輸而引起的干擾；設計出能量吸收回路，從而減少電路、器件吸收的噪聲能量；通過選擇元器件和合理安排的電路系統(tǒng)，使干擾的影響減少。
EMC技能:整改小技巧1、150kHz-1MHz，以差模為主，1MHz-5MHz，差模和共模共同起作用，5MHz 以后基本上是共模。差模干擾的分容性藕合和感性藕合。一般1MHz以上的干擾是共模，低頻段是差摸干擾。用一個電阻串個電容后再并到Y電容的引腳上，用示波器測電阻兩引腳的電壓可以估測共模干擾。2、保險過后加差模電感或電阻。3、小功率電源可采用PI型濾波器處理(建議靠近變壓器的電解電容可選用較大些)。4、前端的π型EMI零件中差模電感只負責低頻EMI，體積別選太大(DR8太大，能用電阻型式或DR6更好)否則幅射不好過，必要時可串磁珠，因為高頻會直接飛到前端不會跟著線走。5、傳導冷機時在0.15MHz-1MHz超標，熱機時就有7dB余量。主要原因是初級BULk電容DF值過大造成的，冷機時ESR比較大，熱機時ESR比較小，開關電流在ESR上形成開關電壓，它會壓在一個電流LN線間流動，這就是差模干擾。解決辦法是用ESR低的電解電容或者在兩個電解電容之間加一個差模電感。6、測試150kHz總超標的解決方案：加大X電容看一下能不能下來，如果下來了說明是差模干擾。如果沒有太大作用那么是共模干擾，或者把電源線在一個大磁環(huán)上繞幾圈， 下來了說明是共模干擾。如果干擾曲線后面很好，就減小Y電容，看一下布板是否有問題，或者就在前面加磁環(huán)。7、可以加大PFC輸入部分的單繞組電感的電感量。8、PWM線路中的元件將主頻調到60kHz左右。9、用一塊銅皮緊貼在變壓器磁芯上。10、共模電感的兩邊感量不對稱，有一邊匝數(shù)少一匝也可引起傳導150kHz-3MHz超標。11、一般傳導的產(chǎn)生有兩個主要的點：200kHz和20MHz左右，這幾個點也體現(xiàn)了電路的性能;200kHz左右主要是漏感產(chǎn)生的尖刺;20MHz左右主要是電路開關的噪聲。處理不好變壓器會增加大量的輻射，加屏蔽都沒用，輻射過不了。12、將輸入BUCk電容改為低內(nèi)阻的電容。13、對于無Y-CAP電源，繞制變壓器時先繞初級，再繞輔助繞組并將輔助繞組密繞靠一邊，后繞次級。14、將共模電感上并聯(lián)一個幾k到幾十k電阻。15、將共模電感用銅箔屏蔽后接到大電容的地。16、在pcb設計時應將共模電感和變壓器隔開一點以免互相干擾。17、保險套磁珠。18、三線輸入的將兩根進線接地的Y電容容量從2.2nF減小到471。19、對于有兩級濾波的可將后級0.22uFX電容去掉(有時前后X電容會引起震蕩) 。20、對于π型濾波電路有一個BUCk電容躺倒放在PCB上且靠近變壓器此電容對傳導150kHz-2MHz的L通道有干擾，改良方法是將此電容用銅泊包起來屏蔽接到地，或者用一塊小的PCB將此電容與變壓器和PCB隔開。或者將此電容立起來， 也可以用一個小電容代替。21、對于π型濾波電路有一個BUCk電容躺倒放在PCB上且靠近變壓器此電容對傳導150kHz-2MHz的L通道有干擾，改良方法是將此電容用一個1uF/400V或者說0.1uF/400V電容代替， 將另外一個電容加大。22、將共模電感前加一個小的幾百uH差模電感。23、將開關管和散熱器用一段銅箔包繞起來，并且銅箔兩端短接在一起，再用一根銅線連接到地。24、將共模電感用一塊銅皮包起來再連接到地。25、將開關管用金屬套起來連接到地。26、加大X2電容只能解決150kHz左右的頻段，不能解決20MHz以上的頻段，只有在電源輸入加以一級鎳鋅鐵氧體黑色磁環(huán)，電感量約50uH-1mH。27、在輸入端加大X電容。28、加大輸入端共模電感。29、將輔助繞組供電二極管反接到地。30、將輔助繞組供電濾波電容改用瘦長型電解電容或者加大容量。31、加大輸入端濾波電容。32、150kHz-300kHz和20MHz-30MHz這兩處傳導都不過，可在共模電路前加一個差模電路。也可以看看接地是否有問題，該接地的地方一定要加強接牢，主板上的地線一定要理順，不同的地線之間走線一定要順暢不要互相交錯的。33、在整流橋上并電容，當考慮共模成分時，應該鄰角并電容，當考慮差模成分時，應該對角并電容。34、加大輸入端差模電感。
2、產(chǎn)品電磁兼容騷擾源有：1、設備開關電源的開關回路：騷擾源主頻幾十kHz到百余kHz，高次諧波可延伸到數(shù)十MHz。 2、設備直流電源的整流回路：工頻線性電源工頻整流噪聲頻率上限可延伸到數(shù)百kHz；開關電源高頻整流噪聲頻率上限可延伸到數(shù)十MHz。 3、電動設備直流電機的電刷噪聲：噪聲頻率上限可延伸到數(shù)百MHz。 4、電動設備交流電機的運行噪聲：高次諧波可延伸到數(shù)十MHz。 5、變頻調速電路的騷擾發(fā)射：開關調速回路騷擾源頻率從幾十kHz到幾十MHz。 6、設備運行狀態(tài)切換的開關噪聲：由機械或電子開關動作產(chǎn)生的噪聲頻率上限可延伸到數(shù)百MHz。7、智能控制設備的晶振及數(shù)字電路電磁騷擾：騷擾源主頻幾十kHz到幾十MHz，高次諧波可延伸到數(shù)百MHz。8、微波設備的微波泄漏：騷擾源主頻數(shù)GHz。 9、電磁感應加熱設備的電磁騷擾發(fā)射：騷擾源主頻幾十kHz，高次諧波可延伸到數(shù)十MHz。 10電視電聲接收設備的高頻調諧回路的本振及其諧波：騷擾源主頻數(shù)十MHz到數(shù)百MHz，高次諧波可延伸到數(shù)GHz。11、信息技術設備及各類自動控制設備的數(shù)字處理電路：騷擾源主頻數(shù)十MHz到數(shù)百MHz（經(jīng)內(nèi)部倍頻主頻可達數(shù)GHz），高次諧波可延伸到十幾GHz。       學習如春起之苗,不見其日增,而日有所長。歡迎持續(xù)《質量提升與技術》公眾號關注與分享











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