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1 引言
由于電磁兼容的迫切要求,電磁干擾(EMI)抑制元件獲得了廣泛的應用。然而實際應用中的電磁兼容問題十分復雜,單單依靠理論知識是完全不夠的,它更依賴于廣大電子工程師的實際經(jīng)驗。為了更好地解決電子產(chǎn)品的電磁兼容性這一問題,還要考慮接地、 電路與PCB板設(shè)計、電纜設(shè)計、屏蔽設(shè)計等問題。本文通過介紹磁珠的基本原理和特性來說明它在開關(guān)電源電磁兼容設(shè)計中的重要性與應用,以期為設(shè)計者在設(shè)計新產(chǎn)品時提供必要的參考。
2 磁珠及其工作原理
磁珠的主要原料為鐵氧體,鐵氧體是一種立方晶格結(jié)構(gòu)的亞鐵磁性材料,鐵氧體材料為鐵鎂合金或鐵鎳合金,它的制造工藝和機械性能與陶瓷相似,顏色為灰黑色。電磁干擾濾波器中經(jīng)常使用的一類磁芯就是鐵氧體材料,許多廠商都提供專門用于電磁干擾抑制的鐵氧體材料。這種材料的特點是高頻損耗非常大,具有很高的導磁率,它可以使電感的線圈繞組之間在高頻高阻的情況下產(chǎn)生的電容最小。
鐵氧體材料通常應用于高頻情況,因為在低頻時它們主要呈現(xiàn)電感特性,使得損耗很小。在高頻情況下,它們主要呈現(xiàn)電抗特性并且隨頻率改變。實際應用中,鐵氧體材料是作為射頻電路的高 頻衰減器使用的。
實際上,鐵氧體可以較好的等效于電阻以及電感的并聯(lián),低頻下電阻被電感短路,高頻下電感阻抗變得相當高,以至于電流全部通過電阻。鐵氧體是一個消耗裝置,高頻能量在上面轉(zhuǎn)化為熱能,這是由它的電阻特性決定的。
對于抑制電磁干擾用的鐵氧體,最重要的性能參數(shù)為磁導率和飽和磁通密度。磁導率可以表示為復數(shù),實數(shù)部分構(gòu)成電感,虛數(shù)部分代表損耗,隨著頻率的增加而增加。
因此它的等效電路為由電感L和電阻R組成的串聯(lián)電路,電感L和電阻R都是頻率的函數(shù)。當導線穿過這種鐵氧體磁芯時,所構(gòu)成的電感阻抗在形式上是隨著頻率的升高而增加,但是在不同頻率時其機理是完全不同的。