認(rèn)識磁珠和電感的特點、區(qū)別及應(yīng)用

1  磁珠和電感

　　磁珠由氧磁體組成，電感由磁芯和線圈組成，磁珠把交流信號轉(zhuǎn)化為熱能，電感把交流存儲起來，緩慢的釋放出去，因此說電感是儲能元件，而磁珠是能量轉(zhuǎn)換(消耗)器件。電感多用于電源濾波回路，磁珠多用于信號回路，磁珠主要用于抑制電磁輻射干擾，而電感用于這方面則側(cè)重于抑制傳導(dǎo)性干擾。兩者都可用于處理EMC、EMI問題。磁珠是用來吸收超高頻信號，例如一些RF電路、PLL、振蕩電路、含超高頻存儲器電路(DDR SDRAM，RAMBUS等)都需要在電源輸入部分加磁珠，而電感是一種蓄能元件，用在LC振蕩電路、中低頻的濾波電路等，其應(yīng)用頻率范圍很少超過50MHZ。地的連接一般用電感，電源的連接也用電感，而對信號線則常采用磁珠。

2   片式磁珠與片式電感

2.1  片式電感

　　在電子設(shè)備的PCB板電路中會大量使用感性元件和EMI濾波器元件，這些元件包括片式電感和片式磁珠。在需要使用片式電感的場合，要求電感實現(xiàn)以下兩個基本功能：電路諧振和扼流電抗。諧振電路包括諧振發(fā)生電路、振蕩電路、時鐘電路、脈沖電路、波形發(fā)生電路等。諧振電路還包括高Q帶通濾波器電路。要使電路產(chǎn)生諧振，必須有電容和電感同時存在于電路中。在電感的兩端存在寄生電容，這是由于器件兩個電極之間的鐵氧體本體相當(dāng)于電容介質(zhì)而產(chǎn)生的。在諧振電路中，電感必須具有高品質(zhì)因素Q，窄的電感偏差，穩(wěn)定的溫度系數(shù)，才能達(dá)到諧振電路窄帶，低的頻率溫度漂移的要求。高Q電路具有尖銳的諧振峰值。窄的電感偏置保證諧振頻率偏差盡量小。穩(wěn)定的溫度系數(shù)保證諧振頻率具有穩(wěn)定的溫度變化特性。標(biāo)準(zhǔn)的徑向引出電感和軸向引出電感以及片式電感的差異僅僅在于封裝不一樣。電感結(jié)構(gòu)包括介質(zhì)材料(通常為氧化鋁陶瓷材料)上繞制線圈，或者空心線圈以及鐵磁性材料上繞制線圈。在功率應(yīng)用場合，作為扼流圈使用時，電感的主要參數(shù)是直流電阻(DCR，定義為元件在沒有交流信號下的直流電阻)、額定電流和低Q值。當(dāng)作為濾波器使用時，希望寬的帶寬特性，因此并不需要電感的高Q特性，低的直流電阻(DCR)可以保證最小的電壓降。比如非常實用的片式電感PIS 片式功率電感

2.2  片式磁珠

片式磁珠是目前應(yīng)用、發(fā)展很快的一種抗干擾元件，廉價、易用，濾除高頻噪聲效果顯著。片式磁珠由軟磁鐵氧體材料組成，片式鐵氧體磁珠的結(jié)構(gòu)和等效電路如圖2所示，實質(zhì)上它就是1個疊層型片式電感器，是由鐵氧體磁性材料與導(dǎo)體線圈組成的疊層型獨石結(jié)構(gòu)。由于在高溫下燒結(jié)而成，因而具有致密性好、可靠性高等優(yōu)點。兩端的電極由銀/鎳/焊錫3層構(gòu)成，可滿足再流焊和波峰焊的要求。在圖2所示的等效電路中，R代表由于鐵氧體材料的損耗(主要是磁損耗)以及導(dǎo)體線圈的歐盟損耗而引起的等效電阻，C是導(dǎo)體線圈的寄生電容。

　　片式磁珠不僅具有小型化和輕量化的優(yōu)點，而且在射頻噪聲頻率范圍內(nèi)具有高阻抗特性，可以消除傳輸線中的電磁干擾。片式磁珠能夠降低直流電阻，以免對有用信號產(chǎn)生過大的衰減。片式磁珠還具有顯著的高頻特性和阻抗特性，能更好的消除RF能量。在高頻放大電路中還能消除寄生振蕩。有效的工作在幾個MHz到幾百MHz的頻率范圍內(nèi)。

　　片式磁珠在過大的直流電壓下，阻抗特性會受到影響，另外，如果工作溫升過高，或者外部磁場過大，磁珠的阻抗都會受到不利的影響。

3   片式電感與片式磁珠的使用

是使用片式磁珠還是片式電感主要還在于應(yīng)用。在諧振電路中需要使用片式電感，而在需要消除不需要的EMI噪聲時，則使用片式磁珠是最佳的選擇。片式電感的應(yīng)用場合主要有： 射頻(RF)和無線通訊，信息技術(shù)設(shè)備，雷達(dá)檢波器，汽車電子，蜂窩電話，尋呼機(jī)，音頻設(shè)備，PDAs(個人數(shù)字助理)，無線遙控系統(tǒng)以及低壓供電模塊等。片式磁珠的應(yīng)用場合主要有： 時鐘發(fā)生電路，模擬電路和數(shù)字電路之間的濾波，I/O輸入/輸出內(nèi)部連接器(比如串口、并口、鍵盤、鼠標(biāo)、長途電信、本地局域網(wǎng)等)，射頻(RF)電路和易受干擾的邏輯設(shè)備之間，供電電路中濾除高頻傳導(dǎo)干擾，計算機(jī)，打印機(jī)，錄像機(jī)，電視系統(tǒng)和手提電話中的EMI噪聲抑止。

4   磁珠的選用與應(yīng)用

　　由于鐵氧體磁珠在電路中使用能夠增加高頻損耗而又不引入直流損耗，而且體積小、便于安裝在區(qū)間的引線或者導(dǎo)線上，對于1MHz以上的噪聲信號抑制效果十分明顯，因此可用作高頻電路的去耦、濾波以及寄生振蕩的抑制等。特別對消除電路內(nèi)部由開關(guān)器件引起的電流突變和濾波電源線或其它導(dǎo)線引入電路的高頻噪聲干擾效果明顯。低阻抗的供電回路、諧振電路、丙類功率放大器以及可控硅開關(guān)電路等，使用鐵氧體磁珠進(jìn)行濾波都是十分有效的。鐵氧體磁珠一般可以分為電阻性和電感性兩類，使用時可以根據(jù)需要選取。單個磁珠的阻抗一般為十至幾百歐姆，應(yīng)用時如果一個衰減量不夠時可以用多個磁珠串聯(lián)使用，但是通常三個以上時效果就不會再明顯增加了[7]。如圖3示出了利用兩只電感性鐵氧體磁珠構(gòu)成的高頻LC濾波器電路，該電路可有效的吸收由高頻振蕩器產(chǎn)生的振蕩信號而不致竄入負(fù)載，并且不降低負(fù)載上的直流電壓。