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EMI和EMC电路中磁珠和电感起到的不同作用

本文摘要:磁珠和电感在解决问题EMI和EMC方面各与什么起到,首先我们来想到磁珠和电感的区别,电感是开口电路的一种属性,多用作电源滤波电路,而磁珠主要多用作信号电路,用作EMC对策磁珠主要用作诱导电磁辐射阻碍,而电感用作这方面则侧重于诱导传导性阻碍。磁珠是用来吸取超高频信号,象一些RF电路,PLL,振荡电路,不含超高频存储器电路(DDRSDRAM,RAMBUS等)都必须在电源输出部分特磁珠,两者都可用作处置EMC、EMI问题。

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磁珠和电感在解决问题EMI和EMC方面各与什么起到,首先我们来想到磁珠和电感的区别,电感是开口电路的一种属性,多用作电源滤波电路,而磁珠主要多用作信号电路,用作EMC对策磁珠主要用作诱导电磁辐射阻碍,而电感用作这方面则侧重于诱导传导性阻碍。磁珠是用来吸取超高频信号,象一些RF电路,PLL,振荡电路,不含超高频存储器电路(DDRSDRAM,RAMBUS等)都必须在电源输出部分特磁珠,两者都可用作处置EMC、EMI问题。

  磁珠和电感在EMI和EMC电路中关键是是对高频传导干扰信号展开诱导,也有诱导电感的起到。但从原理方面来看,磁珠可等效成一个电感,相等还是不存在一定的区别,仅次于区别在于电感线圈有分布电容。因此,电感线圈就相等于一个电感与一个分布电容并联。

如图1右图。图1中,LX为电感线圈的等效电感(理想电感),RX为线圈的等效电阻,CX为电感的分布电容。  图1电感线圈的等效电路图  理论上对传导干扰信号展开诱导,拒绝诱导电感的电感量越大就越好,但对于电感线圈来说,电感量越大,则电感线圈的分布电容也越大,两者的起到将不会相互抵销。  图2普通电感线圈的电阻与频率的关系图  图2是普通电感线圈的电阻与频率的关系图,由图中可以显现出,电感线圈的电阻开始的时候是随着频率增高而减小的,但当它的电阻减小到最大值以后,电阻反而随着频率增高而很快上升,这是因为并联分布电容的起到。

当电阻减到最大值的地方,就是电感线圈的分布电容与等效电感产生并联谐振的地方。图中,L1L2L3,由此可知电感线圈的电感量越大,其谐振频率就就越较低。从图2中可以显现出,如果要对频率为1MHZ的干扰信号展开诱导,搭配L1倒不如搭配L3,因为L3的电感量要比L1小十几倍,因此L3的成本也要比L1较低很多。  如果我们还要对诱导频率进一步提高,那么我们最后搭配的电感线圈就不得已是它的大于极限值,只有1圈或将近1圈了。

磁珠,即劈电感,就是一个匝数大于1圈的电感线圈。但劈电感比单圈电感线圈的分布电容小好几倍到几十倍,因此,穿心电感比单圈电感线圈的工作频率更高。  穿心电感的电感量一般都较为小,约在几微亨到几十扰亨之间,电感量大小与劈电感中导线的大小以及长度,还有磁珠的截面积都有关系,但与磁珠电感量关系仅次于的还要算数磁珠的比较导磁率Uy.图3、图4是分别是指导线和劈电感的原理图,计算出来穿心电感时,首先要计算出来一根圆横截面平导线的电感,然后计算结果乘上磁珠比较导磁率就可以算出劈电感的电感量。

  图3圆横截面平导线的电感图  图4磁珠穿心电感图  另外,当劈电感的工作频率很高时,在磁珠体内还不会产生涡流,这相等于穿心电感的导磁率要减少,此时,我们一般都用于有效地导磁率。有效地导磁率就是在某个工作频率之下,磁珠的比较导磁率。但由于磁珠的工作频率都只是一个范围,因此在实际应用于中多用平均值导磁率。

  在低频时,一般磁珠的比较导磁率都相当大(小于100),但在高频时其有效地导磁率只有比较导磁率的几分之一,甚至几十分之一。因此,磁珠也有截止频率的问题,所谓截止频率,就是使磁珠的有效地导磁率上升到相似1时的工作频率fc,此时磁珠早已丧失一个电感的起到。一般磁珠的截止频率fc都在30~300MHz之间,截止频率的强弱与磁珠的材料有关,一般导磁率越高的磁芯材料,其截止频率fc反而就越较低,因为低频磁芯材料涡流损耗较为大。使用者在展开电路设计的时候,可拒绝磁芯材料的提供商获取磁芯工作频率与有效地导磁率的测试数据,或劈电感在有所不同工作频率之下的曲线图。

图5是劈电感的频率曲线图。  图5劈电感的频率曲线图  磁珠另一个用途就是用来做到电磁屏蔽,它的电磁屏蔽效果比屏蔽线的屏蔽效果还要好,这是一般人不过于留意的。其用于方法就是让一双导线从磁珠中间穿越,那么当有电流从双导线中流过时,其产生的磁场将大部份集中于在磁珠体内,磁场会再行向外电磁辐射;由于磁场在磁珠体内不会产生涡流,涡流产生电力线的方向与导体表面电力线的方向正好忽略,相互可以抵销,因此,磁珠对于电场某种程度有屏蔽起到,即:磁珠对导体中的电磁场有很强的屏蔽起到。

  用于磁珠展开电磁屏蔽的优点是磁珠不必短路,可以免职屏蔽线拒绝短路的困难。用磁珠作为电磁屏蔽,对于双导线来说,还相等于在线路中相接了一个共模诱导电感,对共模干扰信号有很强的抑制作用。

  从上述我们可以了解到,磁珠和电感在EMC、EMI电路中都能起着诱导的起到,主要是诱导方面的有所不同,而电感在高频谐振以后都无法挑起电感的起到了,再行必须明白EMI的两个途径,即:电磁辐射和传导,有所不同的途径使用有所不同的诱导方法。前者用磁珠,后者用电感。

还须要我们留意的地方是共模诱导电感与Y电容的相连方位,那什么是共模诱导电感,就是在地线或其它输入输出线之间串联电感,这个电感称作共模诱导电感,共模诱导电感的一端与机器中的地线(公共末端)连接,另一端与一个Y电容连接,Y电容的另一端与大地连接。这是诱导传导阻碍的最有效地方法。


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