貼片磁珠原理及其在開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用
貼片磁珠的主要原料為鐵氧體,鐵氧體是一種立方晶格結(jié)構(gòu)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(jī)械性能與陶瓷相似,顏色為灰黑色。電磁干擾濾波器中經(jīng)常使用的一類(lèi)磁芯就是鐵氧體材料,許多廠商都提供專(zhuān)門(mén)用于電磁干擾抑制的鐵氧體材料。這種材料的特點(diǎn)是高頻損耗非常大,具有很高的導(dǎo)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(chǎn)生的電容最小。鐵氧體材料通常應(yīng)用于高頻情況,因?yàn)樵诘皖l時(shí)它們主要呈現(xiàn)電感特性,使得損耗很小。在高頻情況下,它們主要呈現(xiàn)電抗特性并且隨頻率改變。實(shí)際應(yīng)用中,鐵氧體材料是作為射頻電路的高 頻衰減器使用的。實(shí)際上,鐵氧體可以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(dāng)高,以至于電流全部通過(guò)電阻。鐵氧體是一個(gè)消耗裝置,高頻能量在上面轉(zhuǎn)化為熱能,這是由它的電阻特性決定的。
對(duì)于抑制電磁干擾用的鐵氧體,最重要的性能參數(shù)為磁導(dǎo)率和飽和磁通密度。磁導(dǎo)率可以表示為復(fù)數(shù),實(shí)數(shù)部分構(gòu)成電感,虛數(shù)部分代表?yè)p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(lián)電路,電感L和電阻R都是頻率的函數(shù)。當(dāng)導(dǎo)線穿過(guò)這種鐵氧體磁芯時(shí),所構(gòu)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(shí)其機(jī)理是完全不同的。 在高頻段,阻抗主要由電阻成分構(gòu)成,隨著頻率的升高,磁芯的磁導(dǎo)率降低,導(dǎo)致電感的電感量減小,感抗成分減小,但是,這時(shí)磁芯的損耗增加,電阻成分增加,導(dǎo)致總的阻抗增加,當(dāng)高頻信號(hào)通過(guò)鐵氧體時(shí),電磁干擾被吸收并轉(zhuǎn)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(gòu)成,低頻時(shí)R很小,磁芯的磁導(dǎo)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(shí)磁芯的損耗較小,整個(gè)器件是一個(gè)低損耗、高品質(zhì)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(shí)可能會(huì)出現(xiàn)使用鐵氧體磁珠后干擾增強(qiáng)的現(xiàn)象。
貼片磁珠種類(lèi)很多,制造商會(huì)提供技術(shù)指標(biāo)說(shuō)明,特別是磁珠的阻抗與頻率關(guān)系的曲線。有的磁珠上有多個(gè)孔洞,用導(dǎo)線穿過(guò)可增加元件阻抗(穿過(guò)磁珠次數(shù)的平方),不過(guò)在高頻時(shí)所增加的抑制噪聲能力可能不如預(yù)期的多,可以采用多串聯(lián)幾個(gè)磁珠的辦法。
值得注意的是,高頻噪聲的能量是通過(guò)鐵氧體磁矩與晶格的耦合而轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苌l(fā)出去的,并非將噪聲導(dǎo)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(shí),不需要為它設(shè)置接地點(diǎn)。這是鐵氧體磁珠的突出優(yōu)點(diǎn)。
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