【噪声对策指南】噪声滤片状铁氧体磁珠

噪声对策的基础知识

这次要为大家介绍的是具有代表性的噪声对策元件。首先是片状铁氧体磁珠，这是一种将铁氧体磁珠电感器加工成SMD（表面贴片式）形状的产品。

＜铁氧体磁珠是一种将导线穿过铁氧体的元器件＞

图1是引线型铁氧体磁珠电感器的外观示例。它的结构很简单，导线从铁氧体中贯穿而过。虽然不像一般的线圈那样缠绕而成，但当电流穿过导线时会在磁芯中产生磁感应，因此铁氧体磁珠就起到了电感器的作用。此外，由于铁氧体材料在高频下损耗较大，因此高频中的电流能在铁氧体中得到过滤，从而能够有效吸收噪声。

图1 片状铁氧体磁芯电感器的形状

＜片状铁氧体磁珠通过叠层而形成了电感器的构造＞

片状铁氧体磁珠就是将铁氧体磁芯电感器做成贴片式的产品，图2是其具有代表性的结构。通过在铁氧体层之间组成导体线圈，并经过一体化加工煅烧后实现了立体的线圈结构。

图2 片状铁氧体磁珠BLM系列的结构

除了片状以外，还通过将内部加工成线圈结构，获得了比起仅仅由一根导线通过的引线型磁珠电感器更大的阻抗值。（实际也存在采用了仅有导线通过这一结构的片状铁氧体磁珠）。这一结构基本上与片状叠层电感器相同，但与电感器的不同之处在于铁氧体材料更适合于噪声对策。图3是片状铁氧体磁珠阻抗频率特性的例子。从图中可以看出，与电感器基本相同，它的阻抗也是随着频率的上升而增大，将其串联在电路中可以起到低频滤波器的作用。在普通电感器的阻抗值（Z）里，主要是电抗成分（X），而片状磁珠则由于采用了高频范围损耗较大的铁氧体材料，因此高频段中主要是电阻成分（R）。由于电抗成分不会损耗而电阻成分会出现损耗，因此片状磁珠比起一般的电感器来说其吸收噪声能量的性能更好，噪声抑制的效果也更好。

图3 片状铁氧体磁珠的阻抗频率特性

＜根据用途可选择不同的阻抗曲线＞

一般来说，片状铁氧体磁珠是以100MHz的阻抗值来决定其规格的。但与此同时，也存在着诸多拥有相同阻抗值的不同产品，这是因为它们的曲线形状各不相同。图4所示的就是其中一例。BLM18AG601SN1与BLM18BD601SN1都是100MHz阻抗值为600Ω的片状铁氧体磁珠，但从它们的阻抗波形可以看出，与BLM18AG601SN1较为平稳上升的曲线相比，BLM18BD601SN1的曲线则呈急速上升的趋势。

图4 片状铁氧体磁珠的不同阻抗曲线

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由于上升曲线较为平稳的片状铁氧体磁珠低频范围阻抗就开始增加，因此可以从低频到高频的较大范围内抑制噪音，但当信号频率较高时，则可能会出现信号频率也同时衰减的情况。与此相比，曲线呈急速上升趋势的磁珠则因为阻抗仅在高频范围内增加，因此在高频区域能够在不对信号造成影响的情况下实现噪声抑制。由此可见，在选择片状铁氧体磁珠时应根据信号的频率以及想要抑制的噪声频率来进行考虑。

＜通过对内部结构的改进来改善高频段的阻抗＞

通过前记图3中介绍的片状铁氧体磁珠阻抗频率特性可以看出，阻抗值以400-500MHz范围为界开始减少。这是由于片状磁珠的结构所带来的影响。一般来说，电感器的阻抗会随着频率的上升而逐步增大。然而，如图5所示，普通的片状铁氧体磁珠内部在绕线始端（入口）和终端（出口）附近会存在相互较为接近的部位。由于这个部分会发生静电耦合（存在一个微型电容的状态），高频电流通过这里时会出现不容易受电感器阻抗影响的情况。由于频率越高，静电耦合部分越容易通过，因此频率越高所显示的阻抗也就越低。

图5 导致电阻值在高频段下降的原因

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为了解决这一问题，就需要对绕线始端与终端接近这一构造进行改善。图6就是为了改善高频特性而对片状铁氧体磁珠的内部结构进行了调整的一例。通常，片状铁氧体磁珠的导体线圈的轴是垂直方向的（也就是纵向绕线），而改良了高频特性的磁珠的导体线圈的轴则是水平方向的。通过这一改动，增大了线圈绕线始端与终端之间的距离，阻抗开始减少的起始频率就得到了大幅度提高。

图6 对高频特性改良后的片状铁氧体磁珠（垂直方向绕线型）

原文地址：https://article.murata.com/zh-cn/article/basics-of-noise-countermeasures-lesson-4