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嘉峪檢測網(wǎng) 2025-03-15 09:35
1. 選型目標(biāo)
明確磁珠在電路中的作用（如抑制高頻噪聲、EMI濾波、信號(hào)線保護(hù)等），確保選型滿足電路性能、可靠性、成本及空間要求。
1.1 定義磁珠，全稱為鐵氧體磁珠濾波器（另有一種是非晶合金磁性材料制作的磁珠），是一種抗干擾元件，濾除高頻噪聲效果顯著。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，通常為鐵鎂合金或鐵鎳合金，制造工藝和機(jī)械性能與陶瓷相似，顏色為灰黑色。
1.2 工作原理磁珠在不同頻率下表現(xiàn)出不同的特性：
低頻段 ：磁珠呈現(xiàn)感性，感抗L起主要作用，電感量較大，電磁干擾被反射而受到抑制。
中高頻段 （幾兆赫茲到幾百兆赫茲）：磁珠表現(xiàn)為高阻抗，電阻成分起主要作用，將吸收的噪聲轉(zhuǎn)化為熱能再發(fā)散出去。
甚高頻段 （GHz）：磁珠表現(xiàn)為容性，總阻抗迅速下降。
1.3磁珠的單位
磁珠的單位是歐姆，而不是亨特，這一點(diǎn)要特別注意。因?yàn)榇胖榈膯挝皇前凑账谀骋活l率產(chǎn)生的阻抗來標(biāo)稱的，阻抗的單位也是歐姆。磁珠的DATASHEET 上一般會(huì)提供頻率和阻抗的特性曲線圖，一般以100MHz為標(biāo)準(zhǔn)，比如600R@100MHz，意思就是在100MHz 頻率的時(shí)候磁珠的阻抗相當(dāng)于600歐姆。
1.4 磁珠的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
鐵氧體磁珠(Ferrite Bead) 是目前應(yīng)用發(fā)展很快的一種抗干擾組件，廉價(jià)、易用，濾除高頻噪聲效果顯著。在電路中只要導(dǎo)線穿過它即可（我用的都是象普通電阻模樣的，導(dǎo)線已穿過并膠合，也有表面貼裝的形式）。當(dāng)導(dǎo)線中電流穿過時(shí)，鐵氧體對(duì)低頻電流幾乎沒有什么阻抗，而對(duì)較高頻率的電流會(huì)產(chǎn)生較大衰減作用。高頻電流在其中以熱量形式散發(fā)，其等效電路為一個(gè)電感和一個(gè)電阻串聯(lián)，兩個(gè)組件的值都與磁珠的長度成比例。磁珠種類很多，制造商應(yīng)提供技術(shù)指標(biāo)說明，特別是磁珠的阻抗與頻率關(guān)系的曲線。有的磁珠上有多個(gè)孔洞，用導(dǎo)線穿過可增加組件阻抗（穿過磁珠次數(shù)的平方），不過在高頻時(shí)所增加的抑制噪聲能力不可能如預(yù)期的多，而用多串聯(lián)幾個(gè)磁珠的辦法會(huì)好些。
鐵氧體是磁性材料，會(huì)因通過電流過大而產(chǎn)生磁飽和，導(dǎo)磁率急劇下降。大電流濾波應(yīng)采用結(jié)構(gòu)上專門設(shè)計(jì)的磁珠，還要注意其散熱措施。鐵氧體磁珠不僅可用于電源電路中濾除高頻噪聲（可用于直流和交流輸出），還可廣泛應(yīng)用于其它電路，其體積可以做得很小。特別是在數(shù)字電路中，由于脈沖信號(hào)含有頻率很高的高次諧波，也是電路高頻輻射的主要根源，所以可在這種場合發(fā)揮磁珠的作用。鐵氧體磁珠還廣泛應(yīng)用于信號(hào)電纜的噪聲濾除。
1.5 主要應(yīng)用領(lǐng)域
電源電路 ：濾除高頻噪聲（可用于直流和交流輸出）。
信號(hào)線 ：抑制信號(hào)線上的高頻噪聲和尖峰干擾。
數(shù)字電路 ：特別適用于含有高頻脈沖信號(hào)的電路。
電纜 ：用于信號(hào)電纜的噪聲濾除。
2. 核心參數(shù)要求
1、直流電阻DCResistance(mohm)：直流電流通過此磁珠時(shí)，此磁珠所呈現(xiàn)的電阻值。
2、額定電流RatedCurrent(mA)：表示磁珠正常工作時(shí)的最大允許電流。
3、阻抗[Z]@100MHz(ohm)：這里所指的是交流阻抗。
4、阻抗－頻率特性：描述阻抗值隨頻率變化的曲線。
5、電阻－頻率特性：描述電阻值隨頻率變化的曲線
6、感抗－頻率特性：描述感抗隨頻率變化的曲線。
下圖為某廠家磁珠特性參數(shù)及頻率特性曲線：
2.1 頻率特性
噪聲頻段 ：根據(jù)電路中需要抑制的噪聲頻率范圍（如100MHz、500MHz等）選擇對(duì)應(yīng)頻段的磁珠。
阻抗曲線 ：磁珠的阻抗（Z）隨頻率變化的特性需匹配目標(biāo)頻段。例如，高頻噪聲需選擇阻抗峰值對(duì)應(yīng)的頻段較高的磁珠。
2.2 額定電流
最大工作電流 ：磁珠的額定電流必須高于電路中的最大工作電流，避免磁芯飽和導(dǎo)致性能下降。
降額設(shè)計(jì) ：建議額定電流留20%-30%余量，尤其在高溫環(huán)境下需考慮電流降額。
2.3 直流電阻（DCR）
DCR應(yīng)盡量低，避免造成信號(hào)衰減或電源壓降。例如，電源線磁珠的DCR需滿足壓降要求（如ΔV < 50mV）。
2.4 封裝與尺寸
根據(jù)PCB空間限制選擇封裝（如0402、0603、0805等），并考慮散熱需求。
大電流場景需優(yōu)先選用大尺寸封裝（如1206及以上）。
2.5 溫度特性
確保磁珠在應(yīng)用環(huán)境溫度范圍內(nèi)阻抗穩(wěn)定。高溫環(huán)境下需選擇溫度特性優(yōu)良的型號(hào)（如-55°C~+125°C）。
2.6 型號(hào)命名
磁珠的型號(hào)一般由五部分組成：
類別：多用字母表示。
尺寸：用數(shù)字表示（英制）。
材料：用字母表示，如X代表小型。
阻抗：100MHz時(shí)的阻抗。
包裝方式：用字母表示。
例如，某型號(hào)磁珠命名如下：
CBG 100505 V 121 T
CBG：疊層片式
100505：規(guī)格尺寸
V：材料
121：阻抗
T：包裝方式
產(chǎn)品規(guī)格命名方法：
應(yīng)指出的是，目前磁珠型號(hào)命名方法各生產(chǎn)廠有所不同，尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。
2.7 分類
根據(jù)磁珠的應(yīng)用場合，大致可分為普通型、大電流型、尖峰型等：
普通型 ：用于電流不大于600mA，直流電阻一般為零點(diǎn)幾個(gè)歐姆。
大電流型 ：應(yīng)用于較大電流場合，直流電阻較小，約小于普通型磁珠一個(gè)數(shù)量級(jí)。
尖峰型 ：在特定頻率區(qū)域內(nèi)阻抗急劇上升，對(duì)特定頻段內(nèi)的干擾衰減較大。
3. 選型流程
3.1 需求分析
明確電路類型（電源線、信號(hào)線、高速數(shù)字線等）、噪聲頻段、額定電流、電壓等參數(shù)。
例：電源線濾波需關(guān)注額定電流和DCR；高速信號(hào)線需關(guān)注高頻阻抗。
3.2 參數(shù)篩選
根據(jù)頻率特性初選磁珠型號(hào)。
排除額定電流和DCR不達(dá)標(biāo)的型號(hào)。
結(jié)合封裝尺寸和成本進(jìn)一步縮小范圍。
磁珠有很高的電阻率和磁導(dǎo)率，等效于電阻和電感串聯(lián)，但電阻值和電感值都隨頻率變化。其等效電路為一個(gè)電感和一個(gè)電阻串聯(lián)，兩個(gè)組件的值都與磁珠的長度成比例。
3.3 對(duì)比分析
對(duì)比候選型號(hào)的關(guān)鍵參數(shù)（如阻抗@100MHz、DCR、額定電流、價(jià)格）。
優(yōu)先選擇綜合性能最優(yōu)的型號(hào)，而非單一參數(shù)突出產(chǎn)品。
3.4 樣品測試
關(guān)鍵測試項(xiàng) ：
實(shí)際電路中插入損耗（S參數(shù)）。
溫升測試（滿載電流下磁珠表面溫度）。
長期穩(wěn)定性測試（高溫老化）。
3.5 選型要點(diǎn)
選擇磁珠應(yīng)考慮以下因素：
不需要的信號(hào)頻率范圍 ：通過觀察廠家提供的阻抗頻率曲線判斷。
噪聲源 ：確定噪聲來源。
需要的噪聲衰減程度 ：根據(jù)實(shí)際需求選擇合適阻抗的磁珠。
環(huán)境條件 （溫度、直流電壓、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度）。
電路和負(fù)載阻抗 。
PCB板上的空間 。
4. 常見問題與解決方案
4.1 電流與阻抗的平衡
問題 ：高額定電流的磁珠通常阻抗較低。
方案 ：若噪聲抑制要求高，可串聯(lián)多個(gè)磁珠或結(jié)合π型濾波電路。
4.2 多頻點(diǎn)噪聲抑制
問題 ：單顆磁珠無法覆蓋多個(gè)噪聲頻段。
方案 ：使用多顆不同頻響特性的磁珠組合，或選用寬頻磁珠。
4.3 空間限制
問題 ：小封裝磁珠電流能力不足。
方案 ：選擇疊層式或高密度材料磁珠（如鐵氧體+納米晶復(fù)合材質(zhì)）。
5. 推薦品牌與型號(hào)參考
TDK ：BLM系列（通用型）、MMZ系列（大電流）。
Murata ：BLM**系列（信號(hào)線）、PL 系列（電源線）。
Vishay ：IHLP系列（高頻低DCR）。
6. 注意事項(xiàng)
避免僅根據(jù)單一頻率點(diǎn)的阻抗值選型，需結(jié)合全頻段特性。
高頻電路中，寄生電容和電感可能影響性能，需結(jié)合仿真或?qū)崪y驗(yàn)證。
磁珠的安裝位置應(yīng)盡量靠近噪聲源（如IC電源引腳）。
磁飽和問題鐵氧體是磁性材料，會(huì)因通過電流過大而產(chǎn)生磁飽和，導(dǎo)磁率急劇下降。大電流濾波應(yīng)采用結(jié)構(gòu)上專門設(shè)計(jì)的磁珠，并注意散熱措施。
來源：硬十
