静噪效果的基础_【第8讲】_铁氧体磁芯

静噪效果的基础【第8讲】铁氧体磁芯2012年07月13日分类噪声对策PLAZA一直以来，为大家介绍的都是安装于电路板上电路中的静噪元器件，本次将介绍无需安装在电路板上的静噪元器倍受瞩目件（虽然也有固定于电路板上的）在电子设备商品化之际，如之前介绍的，需要确认设备产生的噪声是否满足EMI法规，但必须在完成设备的设计之后才能做最终确认。最近，有关无噪声干扰设计的技术有了一定积累，并对无噪声干扰做了诸多的研究。但结果还是要待最终确认后才能揭晓。如果噪声控制在噪声限值范围内就没有问题，但经确认，也经常会出现超过噪声限值范围的情况。在交货期紧迫的情况下，又没有时间变更电路板，像铁氧体磁芯这种无需变更电路板的元器件就非常适用了。铁氧体磁芯是铁氧体这里所使用的铁氧体被称为软磁铁氧体是陶瓷磁性体被加工为各种形状的产品。以往生产线圈时，大多是用导线卷绕在环状的铁氧体上当做磁芯使用的，因此用于静噪的产品也同样被称为铁氧体磁芯。铁氧体因其结构，可分为MNZN类和NIZN类。MNZN类具有导电性，因此需要绝缘加工；而NIZN类具有优良的高频特性，因此经常将NIZN类的铁氧体用作静噪产品。铁氧体磁芯虽然形状各异，但大多都是环形。导线穿过该环形孔，导线和铁氧体磁芯构成了线圈（电感）。由于该线圈（电感）与电子元器件的电感原理是相同的，所以如图1所示频率越高电感值就越高。因此可以作为阻止高频电流的低通滤波器来使用，从而降低高频噪声。同时，使用铁氧体磁芯可以获得另一种效果。如果电流通过由铁氧体磁芯构成的电感，铁氧体磁芯上会产生磁通量，电流能量就会转变为磁能。但随着电流的变化该磁通量再次因电磁感应而转换为电流。此时，磁通量的能量并没有全部转回电流能量，有一部分作为磁损耗而消失称为磁滞损耗。因此，通过导线的一部分噪声电流作为磁损耗而消耗其能量。图1的右侧显示了导线通过铁氧体磁芯时线圈的阻抗特性。普通线圈的阻抗多为电抗（X）成分，使用铁氧体磁芯时电阻（R）的成分就变得非常多。这是选择了适用于静噪的铁氧体材料的结果，但就铁氧体磁芯作为静噪用，与高阻抗限制电流的效果相比，由磁损耗来消耗噪声能量的效果更为显著。图1铁氧体磁芯静噪效果铁氧体磁芯的静噪性能会因铁氧体的材料和形状而变化。导磁率因铁氧体的材料而异，因此阻抗也不同。另外，阻抗的电阻成分和电抗成分的比率也因材料而异。但是，作为静噪用出售的铁氧体磁芯材料是专门针对静噪效果而研制的，因此不论选择什么样的材料，在特性上也不会存在很大差异。图2不同的铁氧体材料在性能上的差异导线通过环状磁芯的次数（圈数）增加时，电感就增加圈数乘2的比例，因此阻抗也增加。但导线绕2圈以上时，绕线开始处（入口）和绕线结束处（出口）接近，其间具有杂散电容，高频噪声会经过该杂散电容，从而降低了高频性能。因此，对降低噪声所需频率数的考量，需要设定以下两项内容，即是选择增加圈数重视低频区域，还是减少圈数重视高频区域。图3圈数与阻抗的关系阻抗会随着圈数的增加而增加。但绕2圈以上时，就会因绕线开始处和绕线结束处的接近而降低高频性能。另外，如图4所示铁氧体磁芯的尺寸会影响其性能。因此，尽可能选择内径小、截面积大的环形磁芯。图4铁氧体磁芯的尺寸和性能铁氧体磁芯因其使用方便，常通过电缆被广泛使用。但该电缆与接口电缆和电源电缆等数根电缆并行布线，常会产生共模噪声问题。在这种情况下，共模扼流线圈对静噪是有效的，可以将电缆集中通过一个铁氧体磁芯，作为共模扼流圈发挥功效。在通过单端布线数根信号线接口电缆的情况下，共模扼流线圈难以布线。但如使用铁氧体磁芯，就可以通过集中电缆穿过铁氧体磁芯的方式，简单地实现共模扼流线圈的功能。图5作为共模扼流圈发挥功效的铁氧体磁芯以上为大家介绍了环状铁氧体磁芯，此外，还有其他形状各异的铁氧体磁芯也逐渐商品化了。有配合扁平型电缆和FPC（柔性电路板）形状的宽幅薄型成形产品，可以不通过电缆，也能使用的分割组装型磁芯产品等等。另外还有非环