磁珠知识点汇总及选型

磁珠的的滤波机理

磁珠的外形与电感相似，其主要功能是吸收电源/信号上的噪声等干扰。
电容与电感都有滤波的作用，但这种滤波，并没有真正将噪声消除。
电容的滤波，其原理是在高频时构建一条通到地平面的低阻抗通道，以便将噪声泄放到地平面。
电感与电容配合的滤波，其原理是构建一个低通滤波器，使频段比较低的信号顺利而无衰减地通过，而阻断频段比较高的噪声，低通滤波器对高频段噪声而言，近似于一个极大的电阻，高频段噪声遇到这个极大的电阻，只能被反射回去。
基于该原理，应用低通滤波器能有效地保证滤波器后级电路的稳定性。

根据滤波作用原理可知，电容滤波的基础是构建极低的低阻抗通道，至于多低的阻抗才能使单板上绝大多数噪声通过该通道而流回地平面，需要进行大量复杂的电源完整性仿真才能确定。
设计中，一般采用宁滥勿缺的原则，即布放尽量多的电容，这样不仅耗费PCB面积，而且增加成本。
而由电感构成的低通滤波，其工作原理是将噪声予以反射，噪声仍然在电路中四处游串；
低通滤波的另一个缺陷是应用的频率范围一般都只能在几十兆赫兹之内，无法有针对性地滤除某些特定频率上地高频噪声。
基于以上讨论可以看出，两种滤波方式都没有真正地消灭噪声，只是改变了噪声传播路径。
磁珠地作用也是滤波，但与电容电感不同的是，磁珠在一定频带内能反射噪声，在一定频带内还能吸收噪声并转换为热能。

磁珠的选型及其应用要点

器件手册上，磁珠的参数是其在100MHz时对应的阻抗值。
磁珠的等效电路如图：

电抗成分以 X 表示；电阻成分以 R 表示；其整体特性用R和X合成的阻抗Z的频率特性表示。
下图是两种磁珠的特性曲线，它们在100MHz时这两种器件的阻抗相等，但是不能完全相互替代。

磁珠的阻抗Z由电阻成分R和电抗成分X共同决定。
在低频段，X起主导作用，磁珠主要体现为电感性，功能是反射噪声；
在高频段，R起决定作用，磁珠主要体现为电阻性，功能是吸收噪声并将噪声转换为热。
这两种功能的转换点就是曲线上，R和X值相等处的频率。

转换点所在频率以下，磁珠体现电感性，转换点所在频率以上，磁珠体现电阻性。
电感性的作用是反射噪声，电阻性的作用是吸收噪声并转换为热能。
因此，转换点所在频率越高，磁珠体现电感性的频带越宽，对低频噪声的吸收能力越弱；
转换点所在频率越低，磁珠体现电阻性的频带越宽，对低频噪声的吸收能力越强。

在磁珠选型时，需要仔细分析电路上信号和噪声所处的频带，所选择的磁珠应满足：
电路噪声的频带大于磁珠转换点频率，以便使磁珠吸收噪声而不是反射噪声；
电路信号的频带尽量小于磁珠转换点频率，以防有效信号被磁珠衰减。
对于串联了磁珠的线路，磁珠的转换点频率越低，线路振荡和波形失真就越小；反之则越大。

除了转换点频率外，磁珠选型还需要考虑额定电流，直流电阻和谐振频率（上图自共振频率）等因素。
与电感类似，磁珠应用于电源电路滤波时，工作电流不能大于其额定电流；
磁珠本身具有直流电阻，当电源电路的电流较大时，还应考虑在磁珠上产生的压降。
当工作频率该与谐振频率时，磁珠表现电容性，阻抗迅速减小，因此应该选择谐振频率点高的磁珠。
磁珠的转换点频率与谐振频率，在意义上有所不同。

磁珠和电感的比较

不同点

1）电感和磁珠都可以用于滤波，但机理不一样，电感滤波是将电能转换为磁能，磁能将通过两种方式影响电路： 一种是重新转换回电能，表现为噪声；一种是向外辐射，表现为EMI（电磁干扰）。而磁珠是将电能转换为热能，不会对电路构成二次干扰。
2）电感在低频段滤波性能较好，但在50MHz以上的频段滤波性能较差；磁珠利用其电阻成分能充分吸收高频噪声，并将之转换为热能以达到彻底消除高频噪声的目的。
3）从EMC的层面说，由于磁珠能将高频噪声转换为热能，因此具有非常好的抗辐射的功能，是常用的抗EMI器件，常用于用户接口信号线滤波，单板上的高速时钟器件的电源滤波等。
4）电感与电容构成的低通滤波器时，由于电感和电容时储能器件，因此两者可能产生自激；磁珠时耗能器件，与电容协同工作时，不会产生自激。
5）一般而言，电源用电感的额定电流相对较大，因此，电感常用于需要大电流的电源电路上，如电源模块滤波；而磁珠一般仅用于芯片级电源滤波。
6）磁珠和电感都具有直流电阻，磁珠的直流电阻相对于同样滤波性能的电感更小一些，因此用于电源滤波时，磁珠上的压降更小。

共同点

1）额定电流。当电感的工作电流超过其额定电流时，电感值将迅速减小，但电感器件未必被损坏；而磁珠的工作电流超过其额定电流时，将会对其磁珠造成损伤。
2）直流电阻。用于电源线路时，线路上存在一定的电流，如果电感或者磁珠本身的直流电阻较大，则会产生一定压降。因此选型中，都要求选择直流电阻小的器件。
3）频率特性曲线。电感和磁珠的厂家资料都附有频率特性曲线图。选型中需要仔细参考这些曲线，以选择合适的器件。