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细说磁珠
说说磁珠(Ferrite Bead)
第一次使用磁珠还是在实习的时候,但是看原理图发现有个元件写着”Bead”,单位是100欧姆,用万用表测,导通,电阻约为0。当时就很奇怪,是什么有什么用?后来问了师兄,才知道,这个是磁珠,相当于电感,通直流阻交流(不准确)。这就是我当初对磁珠的印象。
磁珠
全称为铁氧体磁珠,Ferrite Bead,简写FB。
磁珠的单位是欧姆,而不是亨特,这一点要特别注意。因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的,阻抗的单位也是欧姆。磁珠的 DATASHEET上一般会提供频率和阻抗的特性曲线图,一般以100MHz为标准,比如******@100MHz,意思就是在100MHz频率的时候磁珠的阻抗相当于600欧姆。
磁珠的结构
X射线下的结构(真的活像线圈)
磁珠的等效模型
Rbead是磁珠的直流电阻;
Lbead是磁珠的等效电感;
Cpar和Rpar是并联电容和电阻。
在低频的时候,Cpar开路,Lbead短路,只有直流电阻Rbead。当频率增加的时候,阻抗(JwLbead)随着Lbead的增加线性增加,阻抗
(1/jwCpar)随着Cpar的减小而相反增长。磁珠的阻抗频率曲线图上升斜率主要由电感Lbead决定。在高频到达一定频率点时,Cpar的阻抗开始起主要作用。磁珠的阻抗开始减小。阻抗频率曲线的斜率下降主要由磁珠的寄生电容Cpar所决定。Rpar对抑制品质因素(Q-factor)有作用,无论如何,Rpar和Cpar的值增长过大会增加磁珠的品质因素和减小磁珠的有效带宽。高品质因素(Q)可能导致电源输送网络瞬态频率响应不想要的抬升。
Z=R+jx
Z:阻抗
R:电阻
X:电抗
磁珠的电性参数
Z(阻抗) [Z]***@100MHz (ohm)
磁珠的阻抗是指在电流下所有阻抗的总和,包括交流与直流部分。阻抗的直流部分仅仅是绕线的直流电阻,交流部分包括电感电抗。下面的公式计算了一个理想电感在正弦交流信号下的电感电抗。
Z=XL=2πfL
L的单位是亨利,频率的单位是赫兹。这个等式表明了电感量越大或者频率越高则阻抗越大。集肤效应或磁芯损耗同样可以使电感的阻抗值增加。
DCR(直流电阻) DC Resistance (ohm)
磁珠的直流电阻指在无交流信号下测得的电阻。在电感设计中,都要求使直流电阻尽可能的小。其量度单位是欧姆,通常标称为最大值。
IDC(额定电流) Rated Current
额定电流表征了通过磁珠的直流电流的强度。
对于磁珠,额定电流以产品随外加电流在最大的额定环境温度中的最大表面温升来定义。额外电流取决于线圈损耗的减弱能力和线圈损耗的耗散能力,而降低线圈损耗可以通过小直流电阻来实现。因此,提高额定电流可以通过减小直流电阻或者增大产品尺寸来实现。
如顺络电子生产的磁珠GZ1005D301,其产品参数如下:
磁珠工作原理
>磁珠是一种阻抗随频率变化的电阻器。
>低频下,感应阻抗较低。
>随着频率增加,阻抗逐渐增大并逐渐显示出电阻的功能。
>铁氧化体磁珠的工作原理是通过阻抗吸收并发热的形式将不需要频段的能量消散掉。
滤波器可以分为电感型和电容型(基于滤波方式