硬件电路设计之“磁珠”

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本文主要介绍磁珠。

磁珠主要用于EMI差模噪声抑制,磁珠在低频段几乎没有任何阻抗,只有在高频的时候才会表现出很高很宽带宽的阻抗。故而一般在抑制高频干扰的时候大多选择磁珠。一般说的600R是指100MHZ测试频率下的阻抗值。

选择磁珠除了注意百兆阻抗、直流阻抗、额定电流这三个参数外,还应该注意磁珠的使用类别。比如:高频高速磁珠、电源磁珠(大电流)、普通信号磁珠。

铁氧体磁珠广泛应用于印制电路板电源线和信号数据线上。如在印制板的电源线入口端加上铁氧体磁珠,就可以滤除高频干扰。

铁氧体磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频干扰和尖峰干扰,它也具有吸收静电放电脉冲干扰的能力。

磁珠在信号接口中,主要抑制端口带出的干扰以及外来干扰,如232接口,VGA接口,LCD接口等;铁氧体磁珠还用于数字电源电路中滤除高频噪声,如晶振电源、PLL电源等;在数字电路中,由于脉冲数字信号含有频率很高的高次谐波,也是电路高频辐射的主要根源,所以可在这种场合应用发挥磁珠的作用,如时钟信号线,数据地址总线等。

选择磁珠应考虑两方面:一是电路中噪声干扰的情况,二是需要通过的电流大小。

要大概了解噪声的频率、强度,不同的磁珠的频率阻抗曲线是不同的,要选在噪声中心频率磁珠阻抗较高的那种。噪声干扰大的要选阻抗高一点的,但并不是阻抗越高越好,因为阻抗越高DCR也越高,对有用信号的衰减也越大。但一般也没有很明确的计算和选择的标准,主要看实际使用的效果,120R-600R之间都很常用。

然后要看通过电流大小,如果用在电源线部分则要选额定电流较大的型号,用在信号线部分则一般额定电流要求不高。另外磁珠一般是阻抗越大额定电流越小。磁珠的选择要根据实际情况来进行。比如对于3.3V、300mA电源,要求3.3V不能低于3.0V,那么磁珠的直流电阻DCR就应该小于1R,这种情况一般选择0.5R,防止参数漂移。对噪声的抑制能力来说,如果要求对于100MHz的、300mVpp的噪声,经过磁珠以后达到50mVpp的水平,假设负载为45欧姆,那么就应该选225R@100MHz,DCR<1R的磁珠,225R又是怎么算出来的?

250mV/(50mV/45ohm)=225ohm

首先你要知道你要滤除的噪声的频段,然后选一个在该频段选一个合适的阻抗(实际的可以通过仿真得出大概要多大,仿真模型可以向厂商要),第二步确定该电路通过的最大电流,电路流过的电流确定了也意味着你要选多大额定电流的磁珠,接下来是确定磁珠的DCR(直流电阻),根据后一级电路电压供电的范围就能算出允许的磁珠的DCR的范围。封装可以根据情况选择。但要注意的是,磁珠的阻抗在你加电压后和规格书上的有点差别。

要正确的选择磁珠,必须注意以下几点:

  • 不需要的信号(噪声干扰)的频率范围为多少;

  • 噪声源是谁;

  • 需要多大的噪声衰减;

  • 环境条件是什么(温度,直流电压,结构强度);

  • 电路和负载阻抗是多少;

  • 是否有空间在PCB板上放置磁珠;

前三条通过观察厂家提供的阻抗频率曲线就可以判断。

磁珠使用注意事项:

  • 额定电流推荐降额80%使用。

  • 工作最高温度不要超过额定温度。

  • 磁珠在衰减噪音的同时也会破坏有效信号波形,因此要根据具体的抑制频率选择普通或高Q型磁珠,以免对正常信号造成过度衰减。

  • 磁珠的插入损耗与线路阻抗有关,阻抗越高,插损越小。

  • 步线空间小而需要磁珠多时,可以使用磁珠排。

来源:硬件助手

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