貼片磁珠原理及其在開關電源中的應用

 瀏覽:575    2019-09-30  返回列表
貼片磁珠的主要原料為鐵氧體,鐵氧體是一種立方晶格結構的亞鐵磁性材料,鐵氧體材料為鐵鎂合金或鐵鎳合金,它的制造工藝和機械性能與陶瓷相似,顏色為灰黑色。電磁干擾濾波器中經常使用的一類磁芯就是鐵氧體材料,許多廠商都提供專門用于電磁干擾抑制的鐵氧體材料。這種材料的特點是高頻損耗非常大,具有很高的導磁率,它可以使電感的線圈繞組之間在高頻高阻的情況下產生的電容最小。鐵氧體材料通常應用于高頻情況,因為在低頻時它們主要呈現電感特性,使得損耗很小。在高頻情況下,它們主要呈現電抗特性并且隨頻率改變。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,鐵氧體可以較好的等效于電阻以及電感的并聯,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,這是由它的電阻特性決定的。

對于抑制電磁干擾用的鐵氧體,最重要的性能參數為磁導率和飽和磁通密度。磁導率可以表示為復數,實數部分構成電感,虛數部分代表損耗,隨著頻率的增加而增加。因此它的等效電路為由電感L和電阻R組成的串聯電路,電感L和電阻R都是頻率的函數。當導線穿過這種鐵氧體磁芯時,所構成的電感阻抗在形式上是隨著頻率的升高而增加,但是在不同頻率時其機理是完全不同的。 在高頻段,阻抗主要由電阻成分構成,隨著頻率的升高,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消耗掉。在低頻段,阻抗主要由電感的感抗構成,低頻時R很小,磁芯的磁導率較高,因此電感量較大,電感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、高品質因素Q特性的電感,這種電感容易造成諧振,因此在低頻段時可能會出現使用鐵氧體磁珠后干擾增強的現象。

貼片磁珠種類很多,制造商會提供技術指標說明,特別是磁珠的阻抗與頻率關系的曲線。有的磁珠上有多個孔洞,用導線穿過可增加元件阻抗(穿過磁珠次數的平方),不過在高頻時所增加的抑制噪聲能力可能不如預期的多,可以采用多串聯幾個磁珠的辦法。

值得注意的是,高頻噪聲的能量是通過鐵氧體磁矩與晶格的耦合而轉變為熱能散發出去的,并非將噪聲導入地或者阻擋回去,如旁路電容那樣。因而,在電路中安裝鐵氧體磁珠時,不需要為它設置接地點。這是鐵氧體磁珠的突出優點。