电路学习1——磁珠的工作原理、磁珠的分类、磁珠的模型、磁珠的参数、磁珠与电感的区别、磁珠的应用、磁珠的误区

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简介

       磁珠的全称为铁氧体磁珠滤波器，是目前应用发展很快的一种抗干扰元件，廉价易用，滤除高频噪声效果显著。
       磁珠的主要原材料为铁氧体，铁氧体是一种立方晶格结构的亚铁磁性材料，铁氧体材料为铁镁合金或铁镍合金，它的制造工艺和机械性能与陶瓷相似，颜色为灰黑色。磁珠的全称为铁氧体磁珠滤波器（另有一种是非晶合金永磁材料制作的磁珠）是一种抗干扰元器件，除去高频噪音成效明显。磁珠的关键原材料为铁氧体。磁珠有很高的电阻率和磁导率，他等效于电阻和电感串联，但电阻功率和电感值都随频率改变。它比一般的电感有更强的高频滤波性能，在高频时展现阻性，因此能在相当宽的频率范围内维持较高的随抗，进而增强调频滤波功效。

铁耗

反复交变磁化产生铁耗。铁耗包括磁滞损耗和涡流损耗。

磁滞损耗

       铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化时，内部的磁畴不停的往返倒转而消耗能量，产生损耗。这种损耗称为磁滞损耗。它和磁场交变频率及磁滞回线面积成正比。
铁磁滞材料中的磁通交变时，会感应电动势和电流，因为这种电流呈漩涡状，故称为涡流。
       涡流在铁磁材料的内部电阻上产生的损耗，称为涡流损耗。此损耗和磁密的幅值频率及材料的电阳率、厚度都有关系。因此，电工钢片一般都很薄，并且加入4%左右的硅，以增加电阻率，这就成了电机电器中普遍使用的硅钢片。如图0-1-4所示。

              磁滞损耗+涡流损耗=铁心损耗（铁耗）
       频率越高，损耗越大，等效为一个可变电感与频率成正比的电感。
       磁珠的单位是欧姆，而不是亨特。归因于磁珠的单位是根据它在某个频率形成的阻抗来标称的。阻抗的单位也是欧姆。磁珠的数据表上应该会出示频率和阻抗的性能数据图表，通以100MHz为基准，例如1600R@100MHz，含意就是在100MHz频率的时候磁珠的阻抗相等于600欧姆

磁珠归类

       依据磁珠的使用场合，大概可将磁珠分成标准型、大电流型、尖峰型等。
       标准型，标准型磁珠适用电流不很大（通常低于600mA）。无硬性规定的场合，它的直流电阻最多为零点几个欧姆。能合理地遏制、吸收电子仪器的干扰信号和射频干扰。其阻抗范围通常为几欧到几千欧范围内。
       大电流型：此规格磁珠使用于需求较大电流的场合，因为其使用于大电流的场合，因而就需要它的直流电阻必需不大，约低于标准型磁珠1个数量级，而其阻抗值通常也较小。
       尖峰型：此规格的磁珠特点为在某1个频率区域内，其阻抗大幅度升高，进而在特殊的频率区域内可获取较高的衰減作用而対信号不造成影响。

应用

用于数据传输线、信号线、电源部分及回路的抗干扰。

对比

参数

1. 阻抗值与精度Z@100MHz：
2. DCR，磁珠的直流电阻值，由导线长度和线的直径决定。
3. 额定电流（lr）：电感由于有电阻损耗所以会发热，在热量不损坏磁珠的情况下，最大允许持续流过的电流。
4. 温度范围

Z：阻抗
R：电阻
X：电抗

用途

电源滤波

       用于DCDC开关电源后面或LDO后面，或在芯片供电入口接为πLC滤波（防止双向传导）
       辐射EMI（减少电流环路面积，减小突变电流（串33欧姆电阻或者串磁珠），加屏蔽罩，电感全部采用屏蔽电感）
       传导EMI πLC滤波（L可以为电感或者磁珠，防止双向传导）

降低传导EMI的方法：电感和磁珠
降低辐射EMI的方法：减小电流突变回路的面积。

低通滤波器的设计

符号

关于单点接地

       不允许使用磁珠进行单点接地。在接地路径上加入了阻值，这非常不利，因为流入地平面的电流将在感应电阻上产生电压，这个电压将以地平面噪声的形式出现在系统的所有地节点上。由于数字电路在0，1间切换，导致电流将是动态的，这将在地平面上形成高频噪声，影响模拟部分的精度甚至引起数字部分的误动作。

推荐的办法：

1. PCB直连
2. 贴片电阻焊盘+一坨锡
3. 0Ω电阻（也不推荐）