磁珠與電感在解決EMI和EMC方面的作用有何區(qū)別

穿芯電感的電感通常相對(duì)較小，從幾微亨到幾十微亨不等。電感與穿芯電感器中的導(dǎo)線的尺寸和長(zhǎng)度以及磁珠的橫截面積有關(guān)，但是如果磁珠的電感與zui有關(guān)，也可以計(jì)算磁珠的相對(duì)磁導(dǎo)率。圖3和圖4分別是導(dǎo)絲和穿芯電感的示意圖。在計(jì)算穿芯電感時(shí)，必須首先計(jì)算圓截面直線的電感，然后通過(guò)將計(jì)算結(jié)果乘以磁珠的相對(duì)磁導(dǎo)率來(lái)計(jì)算穿芯電感的電感。此外，當(dāng)穿芯電感器的工作頻率非常高時(shí)，磁珠中也會(huì)產(chǎn)生渦流，這相當(dāng)于穿芯電感器的磁導(dǎo)率降低。這時(shí)，我們一般使用有效磁導(dǎo)率。有效磁導(dǎo)率是磁珠在一定工作頻率下的相對(duì)磁導(dǎo)率。然而，因?yàn)榇胖榈墓ぷ黝l率只有一個(gè)范圍，所以在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常使用平均磁導(dǎo)率。在低頻時(shí)，普通磁珠的相對(duì)磁導(dǎo)率非常大(大于100)，但在高頻時(shí)，其有效磁導(dǎo)率僅為相對(duì)磁導(dǎo)率的一小部分，甚至是一小部分。因此，磁珠也有截止頻率的問(wèn)題。所謂的截止頻率是指當(dāng)磁珠的有效磁導(dǎo)率降至接近1時(shí)的工作頻率fc，此時(shí)磁珠已經(jīng)失去了電感器的功能。通常，磁珠的截止頻率fc在30至30 ~ 300兆赫之間。截止頻率與磁珠的材料有關(guān)。通常，磁芯材料的磁導(dǎo)率越高，截止頻率fc越低，因?yàn)榈皖l磁芯材料的渦流損耗相對(duì)較大。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，用戶可以要求磁芯材料供應(yīng)商提供磁芯工作頻率和有效磁導(dǎo)率的測(cè)試數(shù)據(jù)，或者不同工作頻率下的磁芯滲透電感圖。圖5是穿過(guò)心臟的電感的頻率圖。

各種磁環(huán)的運(yùn)用及區(qū)別

國(guó)內(nèi)外有許多鐵氧體制造商。這里以美國(guó)Magnetics公司生產(chǎn)的錳鋅鐵氧體為例介紹其應(yīng)用現(xiàn)狀?；A(chǔ)材料有三種類型:電信基礎(chǔ)材料、寬帶和電磁干擾材料以及電力材料。電信用鐵氧體的磁導(dǎo)率范圍為750至2300，低損耗因數(shù)，高品質(zhì)因數(shù)Q，以及與溫度/時(shí)間的穩(wěn)定磁導(dǎo)率關(guān)系。它是運(yùn)行中滲透率下降慢的一種，每十年下降3% ~ 4%。廣泛用于高Q濾波器、調(diào)諧濾波器、負(fù)載線圈、阻抗匹配變壓器、接近傳感器。寬帶鐵氧體通常也稱為高磁導(dǎo)率鐵氧體，磁導(dǎo)率分別為5000、10000和15000。其特點(diǎn)是低損耗因數(shù)、高磁導(dǎo)率和高阻抗/頻率。廣泛用于共模濾波器、飽和電感、電流互感器、漏電保護(hù)器、絕緣變壓器、信號(hào)和脈沖變壓器，以及寬帶變壓器和電磁干擾。功率鐵氧體具有4000~5000 Gs的高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度。此外，它具有低損耗/頻率關(guān)系和低損耗/溫度關(guān)系。也就是說(shuō)，隨著頻率的增加，損耗幾乎沒(méi)有增加。隨著溫度的升高，損耗變化不大。廣泛用于功率扼流圈、并聯(lián)濾波器、開關(guān)電源變壓器、開關(guān)電源電感、功率因數(shù)校正電路。

組合式抗EMI濾波器

電磁干擾濾波器的主要技術(shù)參數(shù)包括:額定電壓、額定電流、泄漏電流、測(cè)試電壓、絕緣電阻、DC電阻、工作溫度范圍、工作溫升Tr、插入損耗Adb、外形尺寸、重量等。在上述參數(shù)中，干擾是插入損耗(也稱為插入衰減)，它是評(píng)估電磁干擾濾波器性能的主要指標(biāo)。

電磁干擾濾波器的設(shè)計(jì)必須首先獲得濾波器所需的噪聲衰減，通過(guò)使用各種噪聲分離器，無(wú)需添加任何濾波器元件，即可測(cè)量待測(cè)對(duì)象的共模和差模原始噪聲。然后，使用上述結(jié)果，計(jì)算所需的濾波器元件值，然后將整個(gè)設(shè)計(jì)的濾波器添加到待測(cè)試對(duì)象的電源的zui輸入的前端，并且測(cè)量并檢查此時(shí)的噪聲，以查看其是否符合規(guī)范。以下是濾波器設(shè)計(jì)步驟的介紹:

1)原始共模和差模噪聲的測(cè)量:噪聲被輸電阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(LISN)消除后，通過(guò)噪聲分離器獲得所需的噪聲值，噪聲分離器可由頻譜分析儀測(cè)量。

2)衰減計(jì)算:獲得共?；虿钅Ｔ肼暫螅?jì)算相關(guān)的噪聲衰減?？紤]到當(dāng)共模噪聲和差模噪聲衰減到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，由于相同的相位或相位差，火線和零線的總電壓噪聲可能會(huì)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)。為了避免這種情況，在計(jì)算衰減時(shí)，可以將標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為比規(guī)范限值低6dB，即使噪聲抑制要求更嚴(yán)格，以避免濾波后的噪聲仍然超過(guò)規(guī)范限值。

3)計(jì)算濾波器元件值:濾波器元件的電感和電容越大，其噪聲衰減能力越強(qiáng)，可達(dá)到的轉(zhuǎn)折頻率越低，其對(duì)低頻噪聲的抑制效果越好，但相對(duì)來(lái)說(shuō)它必須付出成本和體積的增加。從材料特性可以看出，當(dāng)電感和電容值較大時(shí)，元件阻抗特性的自諧振頻率越低，連續(xù)衰減噪聲的頻率范圍相對(duì)較窄，因此其值不能無(wú)限增加。考慮到電容值對(duì)體積的變化率小于電感值的變化率，以及所有商用電容器都有固定的電容值且彈性較小，在確定共模和差模濾波器的元件值時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮電容，在安全法規(guī)允許的情況下，應(yīng)盡可能選擇較大的電容值。

抗干擾EMI的方法

鑒于醉的一些朋友近一直在網(wǎng)站上問(wèn)我，我想談?wù)勅绾畏乐闺姶鸥蓴_。目前，抗電磁干擾的方法可能包括屏蔽、擴(kuò)頻、濾波等。以及通過(guò)集成接地、布線、重疊等進(jìn)行預(yù)防。電磁屏蔽法主要用于屏蔽300兆赫以上的電磁噪聲。此外，屏蔽復(fù)合材料也是常用的方法。例如，手機(jī)通常是真空電鍍的。塑料外殼中插入一個(gè)抗干擾磁環(huán)，隔離電磁波發(fā)散。擴(kuò)頻規(guī)則用于擴(kuò)展時(shí)鐘信號(hào)并降低峰值信號(hào)波形幅度，以降低信號(hào)的峰值電平。目前，一些基本輸入輸出系統(tǒng)已經(jīng)提供內(nèi)置的擴(kuò)頻功能，可以由用戶設(shè)置。使用擴(kuò)頻方法需要在信號(hào)失真和電磁干擾衰減之間取得平衡，通常為1% ~ 1.5%，如果超過(guò)3%，信號(hào)將會(huì)失真太大而不可行。濾波器或?yàn)V波器電路的使用通常被設(shè)計(jì)工程師所采用，因?yàn)槠涑杀镜筒⑶倚枰砻尜N裝工藝。濾波器的使用時(shí)機(jī)和方式根據(jù)不同的防護(hù)要求而定，如電源電路的電源走線上可以使用大電流的鐵氧體磁珠；普通鐵氧體磁珠可用于抑制特定頻率的噪聲信號(hào)。CMF用于抑制差模電路(如USB、1394和LVDS)的噪聲發(fā)射。