1、.轉(zhuǎn)載 整流濾波時(shí)電容和電感大小型號(hào)的選擇原文地址：整流濾波時(shí)電容和電感大小型號(hào)的選擇 子軒小屋整流濾波時(shí)電容和電感大小型號(hào)的選擇2020-04-25 17：54紙介電容用兩片金屬箔做電極，夾在極薄的電容紙中，卷成圓柱形或者扁柱形芯子，然后密封在金屬殼或者絕緣材料如火漆、陶瓷、玻璃釉等殼中制成。它的特點(diǎn)是體積較小，容量可以做得較大。但是有固有電感和損耗都比較大，用于低頻比較適宜。云母電容用金屬箔或者在云母片上噴涂銀層做電極板，極板和云母一層一層疊合后，再壓鑄在膠木粉或封固在環(huán)氧樹(shù)脂中制成。它的特點(diǎn)是介質(zhì)損耗小，絕緣電阻大、溫度系數(shù)小，適宜用于高頻電路。陶瓷電容用陶瓷做介質(zhì)，在陶瓷基體兩面噴涂銀

2、層，然后燒成銀質(zhì)薄膜做極板制成。它的特點(diǎn)是體積小，耐熱性好、損耗小、絕緣電阻高，但容量小，適宜用于高頻電路。鐵電陶瓷電容容量較大，但是損耗和溫度系數(shù)較大，適宜用于低頻電路。薄膜電容構(gòu)造和紙介電容一樣，介質(zhì)是滌綸或者聚苯乙烯。滌綸薄膜電容，介電常數(shù)較高，體積小，容量大，穩(wěn)定性較好，適宜做旁路電容。聚苯乙烯薄膜電容，介質(zhì)損耗小，絕緣電阻高，但是溫度系數(shù)大，可用于高頻電路。金屬化紙介電容構(gòu)造和紙介電容根本一樣。它是在電容器紙上覆上一層金屬膜來(lái)代替金屬箔，體積小，容量較大，一般用在低頻電路中。油浸紙介電容它是把紙介電容浸在經(jīng)過(guò)特別處理的油里，能增強(qiáng)它的耐壓。它的特點(diǎn)是電容量大、耐壓高，但是體積較大。鋁

3、電解電容它是由鋁圓筒做負(fù)極，里面裝有液體電解質(zhì)，插入一片彎曲的鋁帶做正極制成。還需要經(jīng)過(guò)直流電壓處理，使正極片上形成一層氧化膜做介質(zhì)。它的特點(diǎn)是容量大，但是漏電大，穩(wěn)定性差，有正負(fù)極性，適宜用于電源濾波或者低頻電路中。使用的時(shí)候，正負(fù)極不要接反。鉭、鈮電解電容它用金屬鉭或者鈮做正極，用稀硫酸等配液做負(fù)極，用鉭或鈮外表生成的氧化膜做介質(zhì)制成。它的特點(diǎn)是體積小、容量大、性能穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)、絕緣電阻大、溫度特性好。用在要求較高的設(shè)備中。半可變電容也叫做微調(diào)電容。它是由兩片或者兩組小型金屬?gòu)椘虚g夾著介質(zhì)制成。調(diào)節(jié)的時(shí)候改變兩片之間的間隔 或者面積。它的介質(zhì)有空氣、陶瓷、云母、薄膜等。可變電容它由一組

4、定片和一組動(dòng)片組成，它的容量隨著動(dòng)片的轉(zhuǎn)動(dòng)可以連續(xù)改變。把兩組可變電容裝在一起同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，叫做雙連。可變電容的介質(zhì)有空氣和聚苯乙烯兩種。空氣介質(zhì)可變電容體積大，損耗小，多用在電子管收音機(jī)中。聚苯乙烯介質(zhì)可變電容做成密封式的，體積小，多用在晶體管收音機(jī)中。NPOCOG：電氣性能最穩(wěn)定，根本上不隨溫度、電壓與時(shí)間的改變面改變，適用于對(duì)穩(wěn)定性要求高的高頻電路；X7R2X1：電氣性能較穩(wěn)定,在溫度、電壓與時(shí)間改變時(shí)性能的變化并不顯著，適用于隔直、偶合、旁路與對(duì)容量穩(wěn)定性要求不太高的鑒頻電路，由于X7R是一種強(qiáng)電介質(zhì)，因面能造出容量比NPO介質(zhì)更大的電容器；Y5V2F4Z5U：具有較低高的介電常數(shù)，常用于

5、消費(fèi)比容較大的、標(biāo)稱容量較高的大容量電容器產(chǎn)品，但其容量穩(wěn)定性較X7R差，容量、損耗對(duì)溫度，電壓等測(cè)試條件較敏感。1.14.1、退藕電容的一般配置原那么1.電源輸入端跨接10100uf的電解電容器。如有可能，接100uf以上的更好。2.原那么上每個(gè)集成電路芯片都應(yīng)布置一個(gè)0.01pf的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可每48個(gè)芯片布置一個(gè)110pf的但電容。3.對(duì)于抗噪才能弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的器件，如ram、rom存儲(chǔ)器件，應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接入退藕電容。4、電容引線不能太長(zhǎng)，尤其是高頻旁路電容不能有引線。此外，還應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：a、在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時(shí).操作它們

6、時(shí)均會(huì)產(chǎn)生較大火花放電，必須采用附圖所示的rc電路來(lái)吸收放電電流。一般r取12k，c取2.247uf。b、cmos的輸入阻抗很高，且易受感應(yīng)，因此在使用時(shí)對(duì)不用端要接地或接正電源。由于大部分能量的交換也是主要集中于器件的電源和地引腳，而這些引腳又是獨(dú)立的直接和地電平面相連接的。這樣，電壓的波動(dòng)實(shí)際上主要是由于電流的不合理分布引起。但電流的分布不合理主要是由于大量的過(guò)孔和隔離帶造成的。這種情況下的電壓波動(dòng)將主要傳輸和影響到器件的電源和地線引腳上。為減小集成電路芯片電源上的電壓瞬時(shí)過(guò)沖，應(yīng)該為集成電路芯片添加去耦電容。這可以有效去除電源上的毛刺的影響并減少在印制板上的電源環(huán)路的輻射。當(dāng)去耦電容直接

7、連接在集成電路的電源管腿上而不是連接在電源層上時(shí)，其平滑毛刺的效果最好。這就是為什么有一些器件插座上帶有去耦電容，而有的器件要求去耦電容距器件的間隔 要足夠的小。去耦電容配置的一般原那么如下：電源輸入端跨接一個(gè)10100uF的電解電容器，假設(shè)印制電路板的位置允許，采用100uF以上的電解電容器的抗干擾效果會(huì)更好。為每個(gè)集成電路芯片配置一個(gè)0.01uF的陶瓷電容器。如遇到印制電路板空間小而裝不下時(shí)，可每410個(gè)芯片配置一個(gè)110uF鉭電解電容器，這種器件的高頻阻抗特別小，在500kHz20MHz范圍內(nèi)阻抗小于1，而且漏電流很小0.5uA以下。對(duì)于噪聲才能弱、關(guān)斷時(shí)電流變化大的器件和ROM、RAM

8、等存儲(chǔ)型器件，應(yīng)在芯片的電源線Vcc和地線GND間直接接入去耦電容。去耦電容的引線不能過(guò)長(zhǎng)，特別是高頻旁路電容不能帶引線。在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時(shí).操作它們時(shí)均會(huì)產(chǎn)生較大火花放電，必須RC電路來(lái)吸收放電電流。一般R取12K，C取2.247UF。CMOS的輸入阻抗很高，且易受感應(yīng)，因此在使用時(shí)對(duì)不用端要接地或接正電源。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確定使用高頻低頻中頻三種去耦電容，中頻與低頻去耦電容可根據(jù)器件與PCB功耗決定,可分別選47-1000uF和470-3300uF；高頻電容計(jì)算為：C=P/V*V*F。每個(gè)集成電路一個(gè)去耦電容。每個(gè)電解電容邊上都要加一個(gè)小的高頻旁路電容。用大容量的鉭電容或聚酷

9、電容而不用電解電容作電路充放電儲(chǔ)能電容。使用管狀電時(shí)，外殼要接地。1.14.2、配置電容的經(jīng)歷值好的高頻去耦電容可以去除高到1GHZ的高頻成份。陶瓷片電容或多層陶瓷電容的高頻特性較好。設(shè)計(jì)印刷線路板時(shí)，每個(gè)集成電路的電源，地之間都要加一個(gè)去耦電容。去耦電容有兩個(gè)作用：一方面是本集成電路的蓄能電容，提供和吸收該集成電路開(kāi)門(mén)關(guān)門(mén)瞬間的充放電能；另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。數(shù)字電路中典型的去耦電容為0.1uf的去耦電容有5nH分布電感，它的并行共振頻率大約在7MHz左右，也就是說(shuō)對(duì)于10MHz以下的噪聲有較好的去耦作用，對(duì)40MHz以上的噪聲幾乎不起作用。1uf，10uf電容，并行共振頻率在20

10、MHz以上，去除高頻率噪聲的效果要好一些。在電源進(jìn)入印刷板的地方和一個(gè)1uf或10uf的去高頻電容往往是有利的，即使是用電池供電的系統(tǒng)也需要這種電容。每10片左右的集成電路要加一片充放電電容，或稱為蓄放電容，電容大小可選10uf。最好不用電解電容，電解電容是兩層溥膜卷起來(lái)的，這種卷起來(lái)的構(gòu)造在高頻時(shí)表現(xiàn)為電感，最好使用膽電容或聚碳酸醞電容。去耦電容值的選取并不嚴(yán)格，可按C=1/f計(jì)算；即10MHz取0.1uf。由于不管使用怎樣的電源分配方案，整個(gè)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生足夠?qū)е聠?wèn)題發(fā)生的噪聲，額外的過(guò)濾措施是必需的。這一任務(wù)由旁路電容完成。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)1uf-10uf的電容將被放在系統(tǒng)的電源接入端，板上每

11、個(gè)設(shè)備的電源腳與地線腳之間應(yīng)放置一個(gè)0.01uf-0.1uf的電容。旁路電容就是過(guò)濾器。放在電源接入端的大電容約10uf用來(lái)過(guò)濾板子產(chǎn)生的低頻比方60hz線路頻率。板上工作中的設(shè)備產(chǎn)生的噪聲會(huì)產(chǎn)生從100mhz到更高頻率間的合共振harmonics。每個(gè)芯片間都要放置旁路電容，這些電容比較小，大約0.1u左右。電容器是電路中最根本的元件之一，利用電容濾除電路上的高頻騷擾和對(duì)電源解耦是所有電路設(shè)計(jì)人員都熟悉的。但是，隨著電磁干擾問(wèn)題的日益突出，特別是干擾頻率的日益進(jìn)步，由于不理解電容的根本特性而達(dá)不到預(yù)期濾波效果的事情時(shí)有發(fā)生。本文介紹一些容易被忽略的影響電容濾波性能的參數(shù)及使用電容器抑制電磁騷

12、擾時(shí)需要注意的事項(xiàng)。1電容引線的作用在用電容抑制電磁騷擾時(shí)，最容易無(wú)視的問(wèn)題就是電容引線對(duì)濾波效果的影響。電容器的容抗與頻率成反比，正是利用這一特性，將電容并聯(lián)在信號(hào)線與地線之間起到對(duì)高頻噪聲的旁路作用。然而，在實(shí)際工程中，很多人發(fā)現(xiàn)這種方法并不能起到預(yù)期濾除噪聲的效果，面對(duì)頑固的電磁噪聲束手無(wú)策。出現(xiàn)這種情況的一個(gè)原因是忽略了電容引線對(duì)旁路效果的影響。實(shí)際電容器的電路模型如圖1所示，它是由等效電感ESL、電容和等效電阻ESR構(gòu)成的串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。理想電容的阻抗是隨著頻率的升高降低，而實(shí)際電容的阻抗是圖1所示的網(wǎng)絡(luò)的阻抗特性，在頻率較低的時(shí)候，呈現(xiàn)電容特性，即阻抗隨頻率的增加而降低，在某一點(diǎn)發(fā)生諧振

13、，在這點(diǎn)電容的阻抗等于等效串聯(lián)電阻ESR。在諧振點(diǎn)以上，由于ESL的作用，電容阻抗隨著頻率的升高而增加，這是電容呈現(xiàn)電感的阻抗特性。在諧振點(diǎn)以上，由于電容的阻抗增加，因此對(duì)高頻噪聲的旁路作用減弱，甚至消失。電容的諧振頻率由ESL和C共同決定，電容值或電感值越大，那么諧振頻率越低，也就是電容的高頻濾波效果越差。ESL除了與電容器的種類有關(guān)外，電容的引線長(zhǎng)度是一個(gè)非常重要的參數(shù)，引線越長(zhǎng)，那么電感越大，電容的諧振頻率越低。因此在實(shí)際工程中，要使電容器的引線盡量短，電容器的正確安裝方法和不正確安裝方法如圖2所示。圖2濾波電容的正確安裝方法與錯(cuò)誤安裝方法根據(jù)LC電路串聯(lián)諧振的原理，諧振點(diǎn)不僅與電感有關(guān)

14、，還與電容值有關(guān)，電容越大，諧振點(diǎn)越低。許多人認(rèn)為電容器的容值越大，濾波效果越好，這是一種誤解。電容越大對(duì)低頻干擾的旁路效果雖然好，但是由于電容在較低的頻率發(fā)生了諧振，阻抗開(kāi)場(chǎng)隨頻率的升高而增加，因此對(duì)高頻噪聲的旁路效果變差。表1是不同容量瓷片電容器的自諧振頻率，電容的引線長(zhǎng)度是1.6mm你使用的電容的引線有這么短嗎?。電容值自諧振頻率MHz電容值自諧振頻率MHz1m F1.7820 pF38.5 0.1m F4680 pF42.5 0.01m F12.6560 pF45 3300pF 19.3470 pF49 1800 pF 25.5390 pF54 1100pF33330 pF60盡管從濾

15、除高頻噪聲的角度看，電容的諧振是不希望的，但是電容的諧振并不是總是有害的。當(dāng)要濾除的噪聲頻率確定時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整電容的容量，使諧振點(diǎn)剛好落在騷擾頻率上。2.溫度的影響由于電容器中的介質(zhì)參數(shù)受到溫度變化的影響，因此電容器的電容值也隨著溫度變化。不同的介質(zhì)隨著溫度變化的規(guī)律不同，有些電容器的容量當(dāng)溫度升高時(shí)會(huì)減小70%以上，常用的濾波電容為瓷介質(zhì)電容，瓷介質(zhì)電容器有超穩(wěn)定型：COG或NPO，穩(wěn)定型：X7R，和通用型：Y5V或Z5U三種。不同介質(zhì)的電容器的溫度特性如圖2所示。圖3不同介質(zhì)電容器的溫度特性從圖中可以看到，COG電容器的容量幾乎隨溫度沒(méi)有變化，X7R電容器的容量在額定工作溫度范圍變化12

16、%以下，Y5V電容器的容量在額定工作溫度范圍內(nèi)變化70%以上。這些特性是必須注意的，否那么會(huì)出現(xiàn)濾波器在高溫或低溫時(shí)性能變化而導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生電磁兼容問(wèn)題。COG介質(zhì)雖然穩(wěn)定，但介質(zhì)常數(shù)較低，一般在10100，因此當(dāng)體積較小時(shí)，容量較小。X7R的介質(zhì)常數(shù)高得多，為20004000，因此較小的體積能產(chǎn)生較大的電容，Y5V的介質(zhì)常數(shù)最高，為500025000。許多人在選用電容器時(shí)，片面追求電容器的體積小，這種電容器的介質(zhì)雖然具有較高的介質(zhì)常數(shù)，但溫度穩(wěn)定性很差，這會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的溫度特性變差。這在選用電容器時(shí)要特別注意，尤其是在軍用設(shè)備中。3.電壓的影響電容器的電容量不僅隨著溫度變化，還會(huì)隨著工作電壓變化

17、，這一點(diǎn)在實(shí)際工程必須注意。不同介質(zhì)材料的電容器的電壓特性如圖3所示。從圖中可以看出，X7R電容器在額定電壓狀態(tài)下，其容量降為原始值的70%，而Y5V電容器的容量降為原始值的30%！理解了這個(gè)特性，在選用電容時(shí)要在電壓或電容量上留出余量，否那么在額定工作電壓狀態(tài)下，濾波器會(huì)達(dá)不到預(yù)期的效果。綜合考慮溫度和電壓的影響時(shí)，電容的變化如圖4所示。5.穿心電容的使用在實(shí)際工程中，要濾除的電磁噪聲頻率往往高達(dá)數(shù)百M(fèi)Hz，甚至超過(guò)1GHz。對(duì)這樣高頻的電磁噪聲必須使用穿心電容才能有效地濾除。普通電容之所以不能有效地濾除高頻噪聲，是因?yàn)閮蓚€(gè)原因，一個(gè)原因是電容引線電感造成電容諧振，對(duì)高頻信號(hào)呈現(xiàn)較大的阻抗，

18、削弱了對(duì)高頻信號(hào)的旁路作用；另一個(gè)原因是導(dǎo)線之間的寄生電容使高頻信號(hào)發(fā)生耦合，降低了濾波效果，穿心電容之所以能有效地濾除高頻噪聲，是因?yàn)榇┬碾娙莶粌H沒(méi)有引線電感造成電容諧振頻率過(guò)低的問(wèn)題，而且穿心電容可以直接安裝在金屬面板上，利用金屬面板起到高頻隔離的作用。但是在使用穿心電容時(shí)，要注意的問(wèn)題是安裝問(wèn)題。穿心電容最大的弱點(diǎn)是怕高溫和溫度沖擊，這在將穿心電容往金屬面板上焊接時(shí)造成很大困難。許多電容在焊接過(guò)程中發(fā)生損壞。特別是當(dāng)需要將大量的穿心電容安裝在面板上時(shí)，只要有一個(gè)損壞，就很難修復(fù)，因?yàn)樵趯p壞的電容拆下時(shí)，會(huì)造成鄰近其它電容的損壞。隨著電子設(shè)備復(fù)雜程度的進(jìn)步，設(shè)備內(nèi)部強(qiáng)弱電混合安裝、數(shù)字邏

19、輯電路混合安裝的情況越來(lái)越多，電路模塊之間的互相騷擾成為嚴(yán)重的問(wèn)題。解決這種電路模塊互相騷擾的方法之一是用金屬隔離艙將不同性質(zhì)的電路隔分開(kāi)。但是所有穿過(guò)隔離艙的導(dǎo)線要通過(guò)穿心電容，否那么會(huì)造成隔離失效。當(dāng)不同電路模塊之間有大量的聯(lián)線時(shí)，在隔離艙上安裝大量的穿心電容是非常困難的事情。為理解決這個(gè)問(wèn)題，國(guó)外許多廠商開(kāi)發(fā)了"濾波陣列板"，這是用特殊工藝事先將穿心電容焊接在一塊金屬板構(gòu)成的器件，使用濾波陣列板可以輕而易舉地解決大量導(dǎo)線穿過(guò)金屬面板的問(wèn)題。但是這種濾波陣列板的價(jià)格往往較高，每針的價(jià)格約30元。1999年，北京天亦通公司開(kāi)發(fā)成功了TLZ 1系列濾波陣列板專利申請(qǐng)中。這種

20、濾波陣列板的濾波性能接近國(guó)外產(chǎn)品，但價(jià)格僅為國(guó)外產(chǎn)品的1/10以下。TLZ 1系列濾波陣列板的密度是標(biāo)準(zhǔn)2.54mm，可以直接與扁平電纜插座配合，便于安裝，可廣泛用于電子設(shè)備的濾波隔離圖6。圖7濾波陣列板用于電路隔離在電子設(shè)備的PCB板電路中會(huì)大量使用感性元件和EMI濾波器元件。這些元件包括片式電感和片式磁珠，以下就這兩種器件的特點(diǎn)進(jìn)展描繪并分析他們的普通應(yīng)用場(chǎng)合以及特殊應(yīng)用場(chǎng)合。外表貼裝元件的好處在于小的封裝尺寸和可以滿足實(shí)際空間的要求。除了阻抗值，載流才能以及其他類似物理特性不同外，通孔接插件和外表貼裝器件的其他性能特點(diǎn)根本一樣。片式電感在需要使用片式電感的場(chǎng)合，要求電感實(shí)現(xiàn)以下兩個(gè)根本功

21、能：電路諧振和扼流電抗。諧振電路包括諧振發(fā)生電路，振蕩電路，時(shí)鐘電路，脈沖電路，波形發(fā)生電路等等。諧振電路還包括高Q帶通濾波器電路。要使電路產(chǎn)生諧振，必須有電容和電感同時(shí)存在于電路中。在電感的兩端存在寄生電容，這是由于器件兩個(gè)電極之間的鐵氧體本體相當(dāng)于電容介質(zhì)而產(chǎn)生的。在諧振電路中，電感必須具有高Q，窄的電感偏向，穩(wěn)定的溫度系數(shù)，才能到達(dá)諧振電路窄帶，低的頻率溫度漂移的要求。高Q電路具有鋒利的諧振峰值。窄的電感偏置保證諧振頻率偏向盡量小。穩(wěn)定的溫度系數(shù)保證諧振頻率具有穩(wěn)定的溫度變化特性。標(biāo)準(zhǔn)的徑向引出電感和軸向引出電感以及片式電感的差異僅僅在于封裝不一樣。電感構(gòu)造包括介質(zhì)材料通常為氧化鋁陶瓷材

22、料上繞制線圈，或者空心線圈以及鐵磁性材料上繞制線圈。在功率應(yīng)用場(chǎng)合，作為扼流圈使用時(shí)，電感的主要參數(shù)是直流電阻DCR,額定電流，和低Q值。當(dāng)作為濾波器使用時(shí)，希望寬帶寬特性，因此，并不需要電感的高Q特性。低的DCR可以保證最小的電壓降，DCR定義為元件在沒(méi)有交流信號(hào)下的直流電阻。片式磁珠片式磁珠的功能主要是消除存在于傳輸線構(gòu)造PCB電路中的RF噪聲,RF能量是疊加在直流傳輸電平上的交流正弦波成分，直流成分是需要的有用信號(hào),而射頻RF能量卻是無(wú)用的電磁干擾沿著線路傳輸和輻射EMI。要消除這些不需要的信號(hào)能量，使用片式磁珠扮演高頻電阻的角色衰減器，該器件允許直流信號(hào)通過(guò)，而濾除交流信號(hào)。通常高頻信

23、號(hào)為30MHz以上，然而，低頻信號(hào)也會(huì)受到片式磁珠的影響。片式磁珠由軟磁鐵氧體材料組成，構(gòu)成高體積電阻率的獨(dú)石構(gòu)造。渦流損耗同鐵氧體材料的電阻率成反比。渦流損耗隨信號(hào)頻率的平方成正比。使用片式磁珠的好處：小型化和輕量化在射頻噪聲頻率范圍內(nèi)具有高阻抗，消除傳輸線中的電磁干擾。閉合磁路構(gòu)造，更好地消除信號(hào)的串繞。極好的磁屏蔽構(gòu)造。降低直流電阻，以免對(duì)有用信號(hào)產(chǎn)生過(guò)大的衰減。顯著的高頻特性和阻抗特性更好的消除RF能量。在高頻放大電路中消除寄生振蕩。有效的工作在幾個(gè)MHz到幾百M(fèi)Hz的頻率范圍內(nèi)。要正確的選擇磁珠，必須注意以下幾點(diǎn)：1、不需要的信號(hào)的頻率范圍為多少；2、噪聲源是誰(shuí)；3、需要多大的噪聲衰

24、減；4、環(huán)境條件是什么溫度，直流電壓，構(gòu)造強(qiáng)度；5、電路和負(fù)載阻抗是多少；6、是否有空間在PCB板上放置磁珠；前三條通過(guò)觀察廠家提供的阻抗頻率曲線就可以判斷。在阻抗曲線中三條曲線都非常重要，即電阻，感抗和總阻抗。總阻抗通過(guò)ZR22fL2+：=fL來(lái)描繪。典型的阻抗曲線如以以下圖所示：通過(guò)這一曲線，選擇在希望衰減噪聲的頻率范圍內(nèi)具有最大阻抗而在低頻和直流下信號(hào)衰減盡量小的磁珠型號(hào)。片式磁珠在過(guò)大的直流電壓下，阻抗特性會(huì)受到影響，另外，假設(shè)工作溫升過(guò)高，或者外部磁場(chǎng)過(guò)大，磁珠的阻抗都會(huì)受到不利的影響。使用片式磁珠和片式電感的原因：是使用片式磁珠還是片式電感主要還在于應(yīng)用。在諧振電路中需要使用片式電

25、感。而需要消除不需要的EMI噪聲時(shí)，使用片式磁珠是最正確的選擇。片式磁珠和片式電感的應(yīng)用場(chǎng)合：片式電感：射頻RF和無(wú)線通訊，信息技術(shù)設(shè)備，雷達(dá)檢波器，汽車電子，蜂窩 ，尋呼機(jī)，音頻設(shè)備，PDAs個(gè)人數(shù)字助理，無(wú)線遙控系統(tǒng)以及低壓供電模塊等。片式磁珠：時(shí)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)部連接器比方串口，并口，鍵盤(pán)，鼠標(biāo)，長(zhǎng)途電信，本地局域網(wǎng)，射頻RF電路和易受干擾的邏輯設(shè)備之間，供電電路中濾除高頻傳導(dǎo)干擾，計(jì)算機(jī)，打印機(jī)，錄像機(jī)VCRS,電視系統(tǒng)和手提 中的EMI噪聲抑止。鐵氧體在抑制電磁干擾中的應(yīng)用鐵氧體在抑制電磁干擾中的應(yīng)用用鐵氧體磁性材料抑制電磁干擾EMI是經(jīng)濟(jì)

26、簡(jiǎn)便而有效的方法，已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)等各種軍用或民用電子設(shè)備。那么什么是鐵氧體呢?如何選擇，怎樣使用鐵氧體元件呢?這篇文章將對(duì)這些問(wèn)題作一簡(jiǎn)要介紹。一、什么是鐵氧體抑制元件鐵氧體是一種立方晶格構(gòu)造的亞鐵磁性材料，它的制造工藝和機(jī)械性能與陶瓷相似。但顏色為黑灰色，故又稱黑磁或磁性瓷。鐵氧體的分子構(gòu)造為MO&#183；Fe2O3，其中MO為金屬氧化物，通常是MnO或ZnO。衡量鐵氧體磁性材料磁性能的參數(shù)有磁導(dǎo)率，飽和磁通密度Bs，剩磁Br和矯頑力Hc等。對(duì)于抑制用鐵氧體材料，磁導(dǎo)率和飽和磁通密度Bs是最重要的磁性參數(shù)。磁導(dǎo)率定義為磁通密度隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化率。=B/H對(duì)于一種磁性材料來(lái)說(shuō)，磁

27、導(dǎo)率不是一個(gè)常數(shù)，它與磁場(chǎng)的大小、頻率的上下有關(guān)。當(dāng)鐵氧體受到一個(gè)外磁場(chǎng)H作用時(shí)，例如當(dāng)電流流經(jīng)繞在鐵氧體磁環(huán)上的線圈時(shí)，鐵氧體磁環(huán)被磁化。隨著磁場(chǎng)H的增加，磁通密度B增加。當(dāng)磁場(chǎng)H場(chǎng)加到一定值時(shí)，B值趨于平穩(wěn)。這時(shí)稱作飽和。對(duì)于軟磁材料，飽和磁場(chǎng)H只有非常之幾到幾個(gè)奧斯特。隨著飽和的接近，鐵氧體的磁導(dǎo)率迅速下降并接近于空氣的導(dǎo)磁率相對(duì)磁導(dǎo)率為1如圖1所示。圖1鐵氧體的B-H曲線鐵氧體的磁導(dǎo)率可以表示為復(fù)數(shù)。實(shí)數(shù)部分'代表無(wú)功磁導(dǎo)率，它構(gòu)成磁性材料的電感。虛數(shù)部分代表?yè)p耗，如圖2所示。='-j圖2鐵氧體的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率與頻率的關(guān)系如圖3所示。在一定的頻率范圍內(nèi)'值在某

28、一磁場(chǎng)下的磁導(dǎo)率保持不變，然后隨頻率的升高磁導(dǎo)率'有一最大值。頻率再增加時(shí)，'迅速下降。代表材料損耗的虛數(shù)磁導(dǎo)率在低頻時(shí)數(shù)值較小，隨著頻率增加，材料的損耗增加，增加。如圖3所示，圖中tan=/'二、鐵氧體抑制元件的阻抗和插入損耗當(dāng)鐵氧體元件用在交流電路時(shí)，鐵氧體元件是一個(gè)有損耗的電感器，它的等效電路可視為由電感L和損耗電阻R組成的串聯(lián)電路，如圖4所示。鐵氧體元件的等效阻抗Z是頻率的函數(shù)Zf=Rf+jLf=Kf+jK'f式中：K是一個(gè)常數(shù)，與磁芯尺寸和匝數(shù)有關(guān)，為角頻率。損耗電阻R和感抗jL都是頻率的函數(shù)，圖5是材料850磁珠的阻抗、感抗和電阻與頻率的關(guān)系。在低頻

29、端10MHz阻抗小于10，隨著頻率的增加，由于電阻分量增加，使阻抗增加，電阻逐漸成為主要部分。在頻率超過(guò)100MHz時(shí)，磁珠的阻抗將大于100。這樣就構(gòu)成一個(gè)低通濾波器，使高頻噪音信號(hào)有大的衰減，而對(duì)低頻有用信號(hào)的阻抗可以忽略，不影響電路的正常工作。這種濾波器優(yōu)于普通純電抗濾波器。后者會(huì)產(chǎn)生諧振，造成新的干擾，而鐵氧體磁珠那么沒(méi)有這種現(xiàn)象。圖5鐵氧體的阻抗與頻率的關(guān)系鐵氧體抑制元件應(yīng)用時(shí)的等效電路如圖6所示。圖中Z為抑制元件的阻抗，Zs和ZL分別為源阻抗和負(fù)載阻抗，Z為鐵氧體抑制元件的阻抗。通常用插入損耗表示抑制元件對(duì)EMI信號(hào)的衰減才能。器件的插入損耗越大，表示器件對(duì)EMI噪音抑制才能越強(qiáng)。

30、圖6鐵氧體抑制元件應(yīng)用電路插入損耗的定義為式中：P1、V1分別為抑制元件接入前，負(fù)載上的功率和電壓。P2、V2分別為抑制元件接入后，負(fù)載上的功率和電壓。插入損耗和抑制元件的阻抗有如下關(guān)系：由上式可見(jiàn)，在源阻抗和負(fù)載阻抗一定時(shí)抑制元件的阻抗越大，抑制效果越好。由于抑制元件的阻抗是頻率的函數(shù)，所以插入損耗也是頻率的函數(shù)。抑制元件的阻抗包括感抗和電阻部分，兩部分對(duì)插入損耗都有奉獻(xiàn)。在低頻時(shí)，鐵氧體的的值較小，損耗電阻較小，主要是感抗起作用。在高頻端，鐵氧體的'值開(kāi)場(chǎng)下降，而值增大，所以損耗起主要作用。低頻時(shí)，EMI信號(hào)被反射而受到抑制，在高頻端，EMI信號(hào)被吸收并轉(zhuǎn)換成熱能。三、鐵氧體抑制元

31、件的應(yīng)用鐵氧體抑制元件廣泛應(yīng)用于PCB，電源線和數(shù)據(jù)線上。1、鐵氧體抑制元件在PCB上的應(yīng)用EMI設(shè)計(jì)的首要方法是抑源法，即在PCB上的EMI源將EMI抑制掉。這個(gè)設(shè)計(jì)思想是將噪音限制在小的區(qū)域，防止高頻噪音耦合到其他電路，而這些電路通過(guò)連線可能產(chǎn)生更強(qiáng)的輻射。PCB上的EMI源來(lái)自周期開(kāi)關(guān)的數(shù)字電路。其高頻電流在電源線和地之間產(chǎn)生一個(gè)共模電壓降，造成共模干擾。電源線或信號(hào)線會(huì)將IC開(kāi)關(guān)的高頻噪聲傳導(dǎo)或輻射出去。在電源線和地之間加一個(gè)去耦電容，使高頻噪音短路，但是去耦電容常常會(huì)引起高頻諧振，造成新的干擾。在電路板的電源進(jìn)口加上鐵氧抑制磁珠會(huì)有效的將高頻噪音衰減掉。2、鐵氧體抑制元件在電源線上的

32、應(yīng)用電源線會(huì)把外界電網(wǎng)的干擾、開(kāi)關(guān)電源的噪音傳到主機(jī)。在電源的出口和PCB電源線的入口設(shè)置鐵氧體抑制元件，既可抑制電源與PCB之間的高頻干擾的傳輸，也可抑PCB之間高頻噪音的互相干擾。值得注意的是，在電源線上應(yīng)用鐵氧體元件時(shí)有D C偏流存在。鐵氧體的阻抗和插入損耗隨著DC偏流的增加而減少。當(dāng)偏流增加到一定值時(shí)，鐵氧體抑制元件會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。在EMC設(shè)計(jì)時(shí)要考慮飽和或插入損耗降低的問(wèn)題。鐵氧體的磁導(dǎo)率越低，插入損耗受DC偏流的影響越小，越不易飽和。所以用在電源線上的鐵氧體抑制元件，要選擇磁導(dǎo)率低的材料和橫截面積大的元件。當(dāng)偏流較大時(shí)，可將電源的出線AC的火線，DC的十線與回線AC的中線，DC的地線同時(shí)穿入一個(gè)磁管。這樣