磁珠與電感在解決EMI和EMC方面的作用有何區(qū)別

在解決電磁干擾和電磁兼容問題時，磁珠和電感有什么區(qū)別和特點(diǎn)，使用磁珠更好嗎？原則上，磁珠可以等同于電感，因此磁珠相當(dāng)于電磁干擾和電磁兼容電路中的電感抑制功能，主要是抑制高頻傳導(dǎo)干擾信號。磁珠可以等效為電感，但這種等效電感不同于電感線圈。磁珠和電感線圈的zui大區(qū)別在于電感線圈具有分布電容。因此，電感線圈相當(dāng)于與分布電容并聯(lián)的電感。如圖1所示。在圖1中，LX是電感線圈的等效電感(理想電感)，RX是線圈的等效電阻，CX是電感的分布電容。理論上，為了抑制傳導(dǎo)干擾信號，要求被抑制的電感器的電感越大越好。然而，對于電感來說，電感越大，電感的分布電容就越大，這兩種效應(yīng)會相互抵消。圖2是示出普通電感器的阻抗和頻率之間的關(guān)系的曲線圖。從圖中可以看出，電感器的阻抗zui初隨著頻率的增加而增加，但是當(dāng)其阻抗增加到zui大值時，阻抗隨著頻率的增加而迅速減小，這是由于并聯(lián)分布電容器的影響。當(dāng)阻抗增加到zui大值時，就是電感線圈的分布電容和等效電感產(chǎn)生并聯(lián)諧振的地方。在圖中，L1 L2 L3顯示電感越大，其諧振頻率越低。從圖2可以看出，如果要抑制頻率為1MHz的干擾信號，L1比L3更好，因?yàn)長3的電感比L1小十倍，所以L3的成本也比L1低得多。如果我們想進(jìn)一步提高抑制頻率，那么我們選擇的電感線圈在zui大電流之后將必須是它的zui小極限值，只有一圈或更少。磁珠或穿心感應(yīng)器是少于一圈的電感線圈。然而，穿芯電感比單線圈電感線圈的分布電容小幾倍到幾十倍，因此穿芯電感具有比單線圈電感線圈更高的工作頻率。

鐵氧體磁環(huán)在汽車電子設(shè)備電磁兼容性中的作用

輻擾

輻擾是由天線發(fā)出的。由于帶電電線電纜可視為等效天線，汽車電子設(shè)備線束的輻擾非常嚴(yán)重。根據(jù)麥克斯韋方程，典型單極天線的輻射電磁場為

對于球面坐標(biāo)，I是天線電流，l是天線長度，r是天線到場點(diǎn)的距離，w是角頻率，e0是空氣介電常數(shù)，l是電磁波長。為了減少h和e，I和l可以減少，r可以增加。

總之，車外的電磁干擾隨著工作距離的增加而減小。只有當(dāng)它自身的能量非常大時，它才能影響到遠(yuǎn)處汽車的電子設(shè)備。多年的研究結(jié)果表明，高能電磁效應(yīng)對人體健康有害。目前，已經(jīng)制定了各種相應(yīng)的電磁標(biāo)準(zhǔn)來限制這種干擾，從而減少汽車電子設(shè)備的影響。

車體的靜電干擾和車內(nèi)的電磁干擾，由于干擾距離短，干擾時間長，干擾強(qiáng)度相對較大。由于汽車電子設(shè)備形成以電池和交流發(fā)電機(jī)為核心電源、車身為公共接地的電氣網(wǎng)絡(luò)，所有線束通過電源和地線相互傳導(dǎo)干擾，相鄰導(dǎo)線之間存在感應(yīng)干擾，而非相鄰導(dǎo)線也因天線效應(yīng)而輻射L干擾。這使得車內(nèi)干擾綜合了三種方式，干擾成分更多，干擾頻率更寬，是汽車電子設(shè)備遭受的主要電磁干擾。解決這兩種電磁干擾問題可以同時提高汽車電子設(shè)備對車外電磁干擾的抗干擾能力，從而降低設(shè)備工作異?；驌p壞的可能性。

提高電子設(shè)備電磁兼容性的措施

汽車電子設(shè)備的電磁兼容性包括兩個方面:一是電磁發(fā)射，即測量系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾的發(fā)射水平；第二個是電磁靈敏度，它衡量系統(tǒng)抵抗電磁干擾的能力，以達(dá)到預(yù)期的技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)前面的分析，要提高汽車電子設(shè)備的電磁性能，可以考慮三個方面:一是降低設(shè)備發(fā)出的電磁干擾強(qiáng)度；第二是抑制電磁干擾的傳播。第三是降低設(shè)備電磁敏感元件接收到的干擾強(qiáng)度。

鐵氧體磁環(huán)尺寸與阻抗的關(guān)系

鐵氧體磁環(huán)的阻抗值與其體積有關(guān)。通常，體積越大，阻抗越高。為了適用于各種場合，不僅開發(fā)了各種合適的鐵氧體材料，而且開發(fā)了具有各種形狀、相同形狀、各種尺寸和規(guī)格的磁芯。圖3示出了相同材料、相同內(nèi)徑和外徑、磁芯長度和阻抗之間關(guān)系的示例。

2.5抗電磁干擾磁環(huán)在計(jì)算機(jī)或照明設(shè)備上的應(yīng)用效果

電腦或照明設(shè)備上的電磁干擾包括傳導(dǎo)干擾和輻射L干擾，它們是由有機(jī)和外部來源以及機(jī)器本身各部分的電路產(chǎn)生的。為了抑制或消除這些干擾以滿足相應(yīng)的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的要求，必須采取各種措施來實(shí)現(xiàn)結(jié)果。為此，人們從元器件、印刷電路板、電路結(jié)構(gòu)、外殼屏蔽結(jié)構(gòu)以及各種導(dǎo)電、絕緣和吸收材料等各個方面進(jìn)行了深入的開發(fā)和研究，并取得了顯著的成果。鐵氧體磁心主要在抑制各部分信號傳輸線的電磁干擾方面起重要作用，當(dāng)然它們也在減少通過傳輸線發(fā)射輻射L進(jìn)入空間的電磁干擾方面起作用。

將φ18mm×φ10mm×12mm的具有No3材料阻抗特性的夾芯磁芯(帶強(qiáng)塑殼)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)信號電纜的連接線上，并在電磁兼容測試系統(tǒng)中對電磁干擾水平的頻譜特性進(jìn)行了對比測試。結(jié)果如圖4和5所示。圖4是沒有鐵氧體磁心的曲線，圖5是有鐵氧體磁心的曲線。從圖5中可以看出，圖4中出現(xiàn)在15MHz-20MHz附近的超過標(biāo)準(zhǔn)的電磁干擾水平被明顯抑制，衰減量為5-10dB。通過這種方式，計(jì)算機(jī)成功地滿足了EMC標(biāo)準(zhǔn)的要求。

組合式抗EMI濾波器

組合式抗電磁干擾濾波器也稱為反射濾波器或復(fù)合液晶濾波器。根據(jù)交流狀態(tài)下電容的高頻和低頻電阻以及電感的低頻和高頻電阻的特點(diǎn)，將電感和電容組合連接成一個電路，具有一定的濾波功能。但是，根據(jù)濾波程度的要求，液晶組合和電感電容的要求是不同的。

由于組合濾波器在高頻下容易受到電感和電容參數(shù)的影響，可能會導(dǎo)致諧振現(xiàn)象，大大降低濾波器的性能。因此，組合式電磁干擾濾波器通常僅適用于抑制相對較低頻率的干擾。但是，由于其濾波效果可以通過調(diào)整電感和電容參數(shù)來改變，因此只要調(diào)整得當(dāng)，組合式電磁干擾濾波可以產(chǎn)生更好的濾波效果和更靈活的頻帶變化。一般來說，在某些應(yīng)用中，吸收式電磁干擾濾波器和組合式電磁干擾濾波器也可以串聯(lián)使用。

電磁干擾濾波器設(shè)計(jì)

電磁干擾噪聲包括共模噪聲和差模噪聲。共模噪聲存在于所有交流相線和共模地之間，其來源被認(rèn)為是兩個電路之間的絕緣泄漏電流和電磁場耦合。差模噪聲存在于交流相線之間，由電流脈沖、開關(guān)元件的振鈴電流和二極管的反向恢復(fù)特性產(chǎn)生。這兩種模式具有不同的傳輸噪聲源和不同的傳輸路徑，因此共模濾波器和差模濾波器應(yīng)分別設(shè)計(jì)。

在普通開關(guān)電源中，由于主要的電磁干擾干擾源來自功率半導(dǎo)體器件的開關(guān)作用，產(chǎn)生的電磁輻射EME(Emular Emission)通常是寬帶噪聲，其頻率范圍從開關(guān)工作頻率到幾兆赫不等。因此，導(dǎo)電電磁環(huán)境(EME)的測量頻率范圍為0.15兆赫~ 30兆赫~ 30兆赫，以符合國際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范。電磁干擾濾波器旨在充分衰減開關(guān)頻率及其高次諧波的噪聲。基于上述標(biāo)準(zhǔn)，考慮將頻率高于150千赫的EME頻率衰減到合理的范圍通常就足夠了。