EMC常用元器件之磁珠总结

1、EMC常用元器件一磁珠一、定义是一种抗干扰元件，滤除高频噪声效果显著。二、结构一以片式铁氧体磁珠为例如图所示:(a)片式铁氧体磁珠外形(a)片式铁氧体磁珠外形/#A镀层7端电极(内异休纱罔r铁毀体珠特性:(b)片式铁氧体磁珠的结构珠特性:1、磁珠是一种阻抗随频率变化的电阻器；2、低频时，呈电感特性，阻抗较低，磁芯损耗较小，这种电感容易造成谐振,因此在低频段时可能出现使用磁珠后，干扰现象增强；3、高频时，阻抗主要由电阻成分构成，随频率的升高，磁导率降低，感抗减小，磁芯损耗增加，电阻成分增加，导致总阻抗增加；当高频信号通过磁珠时，电磁干扰被吸收并转换热能的形式好散掉。Electromagnetic

2、WaveInitialSignalAfterSignal4、等效电路是一个DCR电阻串联一个电感L(f),并联一个电容C(f)和一个电阻R(f)oDCR是一个恒定值，但后面三个元件都是频率的函数，也就是说它们的感抗，容抗和阻抗会随着频率的变化而变化，当然它们阻值，感量和容值都非常小。DCRIZZHoCf)EquivalentcircuitDCRIZZHoCf)EquivalentcircuitZ=R+jXImpedancevsFrequency从等效电路中可以看到，当频率低于fL(LC谐振频率)时，磁珠呈现电感特性；当频率等于fL时，磁珠是一个纯电阻，此时磁珠的阻抗(impedance)最大；

3、当频率高于谐振频率点fL时，磁珠则呈现电容特性。三、磁珠选用的原则三、磁珠选用的原则一般在选用磁珠的时候重点注意以下几个参数：Impedance表示器件在100MHz时最大的阻抗值。一般在应用磁珠时候，祁是以此值作为选用的重点参考。RatedCurrent表示器件应用时候的最大额定电流。在电源滤波选用的时候，这个参数作为此重点，电路工作电流一定要小于器件额定工作电流80%,不然容易烧毁器件。至于其它参数作为参考。DCR表示直流阻抗，在电源滤波时，注意考虑直流阻抗会导致压降，可能会导致芯片供电不够。产品名称中“10、11”表示器件材质特性类别，一般“10”型号的磁珠用于髙速信号,而“11”型号的

4、则多用于普通的信号。(具体说明请见下面备注。)至于其它参数作为参考.磁珠特性曲线图说明:FBMD-11-201209-201T3002001000RKL101001000FBMZ-10-201209-201TFREQ(MHZ)oOoO54003FBMD-11-201209-201T3002001000RKL101001000FBMZ-10-201209-201TFREQ(MHZ)oOoO54003oOoO山QNCBdlAI_FREQ(MHZ)由于磁珠存在“10、11”类型的差异，故而在选用的时候，要依据其特性而定。从“10、11”类型的磁珠特性曲线对比(见上例图)来看;11类型的磁珠特性曲线走

5、势比较的平缓,最大阻抗值400欧左右，而TO”类型的磁珠特性曲线走势比较的陡喈，最大阻抗值有700欧左右。总体来说“11”类型的磁珠一般用于普通信号线，而“1卩类型的磁珠用于抑制高速信号线。具体的使用说明请參考下面示例：比如：“现在系统有个66M的工作频率，但是发现它有几个倍频超标。特别是200M以后超标的特别厉害，那么在选用磁珠排的时候就要区分类型了。为了抑制干扰，显然在选择磁珠的时候，一般都会特别的选择对于抑制频点的阻抗值大点的器件。同时就要注意：由于工作频点是66M,那么您选择器件抑制干扰时候，对于工作频点的阻抗就要小点，不能影响到正常工作。这个时候一般都会选择“10”类型的磁珠，因为它

6、的特性曲线从起始到阻抗最大值都是特别陡悄，对于需抑制的干扰频点带宽很集中，不会像“11”类型磁珠那般抑制的干扰频点带宽很大，容易彭响到工作频点。所以,选择不同类型的磁珠，对于抑制不同的干扰很重要。磁珠的阻抗在EMI噪声频率处最大。比如如果EMI噪声的最大值在200MHz,那你选择的时候就要看磁珠的特性曲线，其阻抗的最大值应该在200MHz左右。下图是一个磁珠的实际的特性曲线图。大家可以看到这个磁珠的峰值点出现在1GHz左右。在峰点时，阻抗(Z)曲线的值与电阻(R)的相等。也就是说这个磁珠在1GHz时，是个纯电阻，而且阻抗值最大。|Z|R.ANDXvs.FREQUENCYml.l.VAi2OOM

7、0佃UO12050080840(u)UJONVCBds一W100810000FREQUENCY(MHz)ZR从磁珠的阻抗曲线来看，其实它的特性就是可以用来做高频信号滤波器。需要注意的是，通常大家看到的厂家提供的磁珠阻抗曲线，都是在无偏置电流情况下测试得到的曲线。但大部分磁珠通常被放在电源线上用来滤除电源的EMI噪声。而在有偏置电流的情况下，磁珠的特性会发生一些变化。下面是某个0805尺寸额定电流500mA的磁珠在不同的偏置电流下的阻抗曲线。大家可以看到，随着电流的增加，磁珠的峰值阻抗会变小，同时阻抗峰值点的频率也会变高。3DD700oo6Do-OJCJlxgOJduil-00OAOJA02A0

8、3A04AkA?暂小I10100Frequency(MHz)蚤w“II、,W.I10003DD700oo6Do-OJCJlxgOJduil-00OAOJA02A03A04AkA?暂小I10100Frequency(MHz)蚤w“II、,W.I1000在进一步阐述磁珠的特性之前，让我们先來看一下磁珠的主要特性指标的定义:Z(阻抗,impedanceohm):磁珠等效电路中所有元件的阻抗之和,它是频率的函数。通常大家都用磁珠在100MHz时的阻抗值作为磁珠阻抗值。DCR(ohm):磁珠导体的的直流电阻。额定电流：当磁珠安装于印刷线路板并加入恒定电流，自身温升由室温上升40C时的电流值。那么EMI磁

9、珠有成千上万种，阻抗曲线也各不相同，我们应该如根据我们的实际应用选择合适的磁珠呢？先来看一下阻抗值同为600ohm100MHz但尺寸大小不同的磁珠在不同偏置电流电流和工作频率下的特性。PartNumber/Size(All600Ohmchipbeads)PartNumber/Size(All600Ohmchipbeads)1206C601R0805E601R0603C601R0402A601RZ(Ohms)Z(Ohms)Z(Ohms)100MHz500MHz1GHzZero100mAZero100mAZero100mABiasBiasBias60055022022010512060038030

10、42501511206003003304201712006001756446003995001206size0805size0603size0402size上面是四个不同大小的磁珠分别工作在0A,100mA偏置电流及在100MHz,500MHz和1GHz工作频率下的阻抗值。从上表的测试数据中可以看出，1206尺寸的磁珠在低频100MHz工作时，其阻抗值仅从0A下的600ohm减小到100mA偏置电流下的550ohm,而0402尺寸的磁珠阻抗值却从0A下的600ohm大幅减小为175ohmc由此看來，在低频大偏置电流应用的情况下，应该选择大尺寸的磁珠，其阻抗特性会更好一些。让我们來看一下磁珠在高

11、频工作时的情形。1206尺寸的磁珠其1GHz下的阻抗从100MHz下的600ohm大幅减小为105ohm,而0402尺寸的磁珠其1GHz下的阻抗则只由100MHz下的600ohm小幅减小为399ohmo这也就是说，在低频大偏置电流的情况下，我们应该选择较大尺寸的磁珠，而在高频应用中，我们应该尽量选择小尺寸的磁珠。至于为什么大小磁珠会表现为如此特性，希望看了前面磁珠特性的读者会自己找到答案。再來看一下下面两个不同曲线特征的磁珠A和磁珠B应用于信号线时的情况。磁珠A和磁珠B的阻抗峰值都在100MHz和200MHz之间，但磁珠A阻抗频率曲线比较平坦，磁珠B则比较陡峭。F面是用示波器分别量测磁珠输出端

12、的波形图F面是用示波器分别量测磁珠输出端的波形图我们将两个磁珠分别放在如下的20MHz的信号线上，看看对信号输出会产生什么样的影响。波形测试点Q勒歩*宰*j*ikr*唱卜1护小*令益”$山拉“*厶血盘血，丄丄前血dQ勒歩*宰*j*ikr*唱卜1护小*令益”$山拉“*厶血盘血，丄丄前血d勿*；&K2WWWwwM*亦,AvaaxhGdHiig(XtiUM*算d：4.$*&4*#/专1-确酬就*丽輛帥廉檢藏从输出波形来看，磁珠B的输出波形失真要明显小于磁珠A。原因是磁珠B的阻抗频率波形比较陡峭，其阻抗在200MHz时较高，只对200MHz附近的信号的衰减较大，但对频谱很宽的方波波形影响较小。而磁珠A

13、的阻抗频率特性比较平坦,其对信号的衰减频谱也比较宽，因此对方波的波形影响也较大。下面是上述三种情况对应的EMI测试结果。结果是磁珠A和磁珠B都会对EMI噪声产生很大的衰减。磁珠A在整个EMI频谱范围内的衰减要稍好于磁珠B。；|ritit：4以*UWd因此，在具体选用磁珠时，阻抗频率特性平坦型的磁珠A比较适合应用于电源线,而频率特性比较陡峭的磁珠B则较适合应用于信号线。磁珠B在应用于信号线时,可以在尽量保持信号完整性的情况下，尽可能只对EMI频率附近的噪声产生最大的衰减。假如磁珠用于信号线，那应该如何选择磁珠的种类呢？首先，我们应该知道磁珠要用于何种信号线，比如是音频，视频还是其他。这也就是说应

14、该知道信号的工作频率。原则上，磁珠的阻抗峰值频率应至少高于信号的有效带宽，否则会影响影响信号完整性，从而影响系统的正常工作。即使对于像音频之类的低频信号，因为音频信号通常是由音频解码器解码而來，其EMI噪声通常是音频解码器的儿十MHz的时钟频率谐波。因此，即使是低频的音频信号，其EMI噪声通常也会是高达几十甚至几百MHz的高频噪声。其次，要知道信号电流。对于大多数信号而言，像视频，RS232等，仅仅是信号而己，并没有太大的电流输出，因此通常不需要考虑磁珠的额定电流。但对于音频信号，通常是有功率输出的，此时磁珠的选择就要考虑输出电流。此时要将音频信号折算成有效值來选取适当额定电流的磁珠。峰值阻抗

15、应选择在可能出现EMI问题的频率点附近。用于高速信号的磁珠要注意阻抗匹配，比如用于视频信号线的磁珠阻抗在100MHz左右要在50欧姆左右；用于信号线的磁珠，通常不需要考虑磁珠DCR,磁珠的尺寸要越小越好。另外选择磁珠时需要注意磁珠的通流量，一般需要降额80%处理，用在电源电路时要考虑直流阻抗对压降影响。最后就是磁珠的阻抗曲线要尽量陡峭，以免影响信号完整性。五、典型应用磁珠被广泛应用于印制电路板、电源线、数据线、高频开关电源、录像机、电子测量仪器、以及各种对噪声要求非常严格的电路中。如在印制板的电源线入口端加上磁珠，就可以滤除高频干扰。磁珠或磁环专用于抑制信号线、电源线上的高频干扰和尖峰干扰，它

16、也具有吸收静电放电脉冲干扰的能力。磁珠有很高的电阻率和磁导率。在信号电路中的应用图一、图二、图三分别表示出了磁珠在直流供电回路、数字电话、抑制EMI噪声滤波器中的应用实例。输岀Ll+3ALe输岀Ll+3ALe30000.5A0.2A0.1A共樓扼流Bl图一电/坡DC愉Rl电/坡DC愉RlI1III一J片式羅以八（1出掘旳阶电丹电廉的城g槪三硏处从片出戈的或Q精空个8I1OWB的哼声為進f和的酸声DI.M4IP8D0SNFSU0R.MrM4IPBLM2IA2IS电怡板BLM4INFM60RDLM2IB60ISBIM2IA4OISNFM4OR/4IR*2ZNmiR2R/4IRNEM5IR旳阶电丹电

17、廉的城g槪三硏处从片出戈的或Q精空个8I1OWB的哼声為進f和的酸声DI.M4IP8D0SNFSU0R.MrM4IPBLM2IA2IS电怡板BLM4INFM60RDLM2IB60ISBIM2IA4OISNFM4OR/4IR*2ZNmiR2R/4IRNEM5IRBig伽ISPLMI$-Pt.M2$0NFA8IRBLA8I消你MH电尬的吹声瞬严上RlAXIM24INFM5IRF图三如图四所示，利用磁珠的电感特性构成的高频LC滤波器电路，该电路可有效的吸收由高频振荡器产生的振荡信号而不致窜入负载，并且不降低负载上的直流电压。岛频如荡器FR、FB：OO岛频如荡器FR、FB：OO负图四如图五所示，利用磁

18、珠的电阻特性來消除两只快速逻辑门之间由于长线传输而引起的振铃现象。任何传输线都不可避免的存在着引线电阻、引线电感和杂散电容，因此，一个标准的脉冲信号在经过较长传输线后，极易产生上冲及振铃现象。大量的实验证明，引线电阻可使脉冲的平均振幅减小，而引线电感和杂散电容的存在，则是产生上冲和振铃的根本原因。在脉冲前沿上升时间相同的条件下，引线电感越大，上冲及振铃现象就越严重，杂散电容越大，则使波形的上升时间越长，而引线电阻的增加，将使脉冲的振幅减小。在实际电路中,可以利用串联电阻的方法來减小和抑制上冲及振铃。氏线传输（b氏线传输（b减形图图五吸收磁环/磁珠抑制差模干扰时，通过它的电流值正比于其体积，两者

19、失调造成饱和，降低了元件性能；抑制共模干扰时，将电源的两根线（正负）同时穿过一个磁环，有效信号为差模信号，EMI吸收磁环/磁珠对其没有任何影响而对于共模信号则会表现出较大的电感量。磁环的使用中还有一个较好的方法是让穿过的磁环的导线反复绕儿下，以增加电感量。可以根据它对电磁干扰的抑制原理，合理使用它的抑制作用。铁氧体抑制元件应当安装在靠近干扰源的地方。对于输入/输出电路，应尽量靠近屏蔽壳的进、出口处。对铁氧体磁环和磁珠构成的吸收滤波器，除了应选用高磁导率的有耗材料外，还要注意它的应用场合。它们在线路中对高频成分所呈现的电阻大约是十至几百欧姆，因此它在高阻抗电路中的作用并不明显，相反，在低阻抗电路

20、（如功率分配、电源或射频电路）中使用将非常有效珠的典型应用一232接口TVS-BV05C兀-为曹金以外充工9孙売老菱乌寻h旺232芯斥有扶静电能力.刘TVS不必増加,$L1FBMA-11-16O80a0珠的典型应用一232接口TVS-BV05C兀-为曹金以外充工9孙売老菱乌寻h旺232芯斥有扶静电能力.刘TVS不必増加,$L1FBMA-11-16O80a0仃L2FBIXA-11.160ft0801T330PWOPmL3FBMA-11.160&08-601Tl_zvw_2R1100RR2100R以上方案便用件禅品采购仿凯移动电话1136322410电话*075S-26S32285能真，075M6

21、5326S2xvuLOfiiti刚h-DiuRMEIH.醺E9鹑深圳市科普伦科技有限公司磁珠的典型应用一VGA接口磁珠的典型应用一LCD接口GND+3.3VELCD-A1LCD-RSTLCD-D1GND+3.3VELCD-A1LCD-RSTLCD-D1LCD-D3LCD-D5LCD-D7LCD-RDVBB-LED-FB1GNOGNDVDDVDDAlCSRSTDODID2D3D4D5D6D7WAITRDWRGNDGND2J4rwA$6zw?78zwa910zwxrvvA1112ZVVXU141516ZWX17181920IGND+3阻LCD-CSLCD-DOLCD-D2LCD-D4LCD-D6L

22、CD-WAITLCD-WR+20VBB-LED对于总线接口可以使用磁珠排，节省空间与成本。六、电感与磁珠的联系与区别1、电感是储能元件，而磁珠是能量转换（消耗）器件2、电感多用于电源滤波回路，磁珠多用于信号回路，用于EMC对策3、磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰，而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰。两者都可用于处理EMC、EMI问题。EMI的两个途径，即：辐射和传导,不同的途径采用不同的抑制方法。前者用磁珠，后者用电感。4、磁珠是用來吸收超高频信号，象一些RF电路，PLL,振荡电路，含超高频存储器电路（DDRSDRAM,RAMBUS等）都需要在电源输入部分加磁珠，而电感是一种蓄能元件，用在LC振荡电路，中低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过50MH乙5、电感一般用于电路的匹配和信号质量的控制上。一般地的连接和电源的连接在模拟地和数字地结合的地方