1、电感是储能元件,而磁珠是能量转换(消耗)器件。电感和磁珠都可以用于滤波,但是机理不一样。电感滤波是将电能转化为磁能,磁能将通过两种方式影响电路:一种方式是重新转换回电能,表现为噪声;一种方式是向外部辐射,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地利用高频噪声,并将之转换为热能已达到彻底消除高频噪声的目的。
3、从EMC(电磁兼容)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、单板上高速时钟器件的电源滤波等。
4、电感和电容构成低通滤波器时,由于电感和电容都是储能器件,因此两者的配合可能产生自激;磁珠是耗能器件,与电容协同工作时,不会产生自激。
磁珠器主要特性参数
1、直流电阻DCResistance(mohm):直流电流通过此磁珠时,此磁珠所呈现的电阻值。
2、额定电流RatedCurrent(mA):表示磁珠正常工作时的最大允许电流。
3、阻抗[Z]@100MHz(ohm):这里所指的是交流阻抗。
4、阻抗-频率特性:描述阻抗值随频率变化的曲线。
5、电阻-频率特性:描述电阻值随频率变化的曲线
6、感抗-频率特性:描述感抗随频率变化的曲线。
下图为某厂家磁珠特性参数及频率特性曲线:
磁珠的选型
磁珠在选型需要考虑噪声干扰和通流两方面因素。
(1)噪声干扰方面需要考虑噪声的频率和强度。不同型号的磁珠有不同的频率阻抗曲线。在选型时要选择噪声中心频率对应的阻抗较高的磁珠,从而更好地抑制噪声。噪声干扰越大,需要选择阻抗更高的磁珠。但高阻抗磁珠也会对有用信号产生较大的衰减,所以阻抗并不是越高越好,需要综合考虑信噪比。目前没有明确的计算公式和选择标准,需要根据实际效果来选型,一般交流阻抗在120Ω~600Ω之间的磁珠比较常用。例如,要求对于100MHz的、300mVpp的噪声,经过磁珠以后达到50mVpp的水平,假设负载为45Ω,那么就应该选225Ω@100MHz,DCR
(2)通流方面需要考虑额定电流的大小。直流电阻越大的磁珠一般额定电流越小。选型时需要根据实际情况来进行。例如,系统电源的输出电压为3.3V,负载模块的电源输入需要的额定电流为300mA,负载模块的输入电源需要的输入电压不能低于3.0V。该负载模块的电源输入管脚需要选择直流电阻小于1Ω的磁珠,再考虑降额设计,一般选择0.5Ω的磁珠。
所以,磁珠选型时,可以按下列步骤进行。
(1)首先需要确定需要滤除的噪声的频段,然后在这个频段内选择合适的交流阻抗(可以通过仿真得到大概的阻抗范围,仿真模型可以咨询厂商)。
(2)确定该电路通过的最大电流。电路流过的电流决定了磁珠的额定电流,额定电流确定后,就可以根据后级电路需要的电压范围来计算磁珠的DCR范围。
(3)选择封装。封装可以根据单板的布局和结构等实际情况进行选择。但需要注意的是,磁珠的阻抗在加电压后与规格书上的阻抗是有差别的。要正确地选择磁珠,必须注意以下几点。
①不需要的信号的频率范围为多少?
②噪声源是什么?
③需要多大的噪声衰减?
④环境条件是什么(温度、直流电压、结构强度)?
⑤电路和负载阻抗是多少?
最后,磁珠选型时还需要注意降额使用。磁性器件的降额标准如表所示。
磁性器件的降额标准