磁環(huán)的工作原理及應(yīng)用
信息來源于：互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布于：2022-03-31
鐵氧體抗干擾磁心特性
鐵氧體抗干擾磁心是近幾年發(fā)展起來的新型的價廉物美的干擾抑制器件，其作用相當于低通濾波器，較好地解決了電源線，信號線和連接器的高頻干擾抑制問題，而且具有使用簡單，方便，有效，占用空間不大等一系列優(yōu)點，用鐵氧體抗干擾磁心來抑制電磁干擾(EMI)是經(jīng)濟簡便而有效的方法，已廣泛應(yīng)用于計算機等各種軍用或民用電子設(shè)備。
鐵氧體是一種利用高導(dǎo)磁性材料滲合其他一種或多種鎂、鋅、鎳等金屬在2000℃燒聚而成，
在低頻段，鐵氧體抗干擾磁心呈現(xiàn)出非常低的感性阻抗值，不影響數(shù)據(jù)線或信號線上有用信號的傳輸。而在高頻段，從10MHz左右開始，阻抗增大，其感抗分量仍保持很小，電阻性分量卻迅速增加，當有高頻能量穿過磁性材料時，電阻性分量就會把這些能量轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉。這樣就構(gòu)成一個低通濾波器，使高頻噪音信號有大的衰減，而對低頻有用信號的阻抗可以忽略，不影響電路的正常工作。
EMI 吸收環(huán) / 珠是一種用鐵氧體制成的元件，是一種吸收損耗型元件。其特性表現(xiàn)為：吸收高頻信號并將吸收的能量轉(zhuǎn)化成熱能耗散掉，從而達到抑制高頻干擾信號沿導(dǎo)線傳輸?shù)哪康模涞刃ё杩怪须娮柚捣至渴穷l率的函數(shù)，隨著頻率而變化。
EMI 吸收環(huán) / 珠有效頻段為 2 1000MHz ，性能最佳頻段則為 5 200MHz ，在此頻段吸收阻抗維持為一個常數(shù)。
EMI 吸收環(huán) / 珠選擇時要注意：通過電流大小正比于元件體積，兩者失調(diào)，易造成飽和，降低元件性能，避免飽和的有效方法是將電源的兩根線（正、負或火、地）同時穿過一個磁環(huán)。磁環(huán)在使用中還有一個較好的方法是讓穿過磁環(huán)的導(dǎo)線反復(fù)串幾下，一來可提高穿過環(huán)的面積，增加等效吸收長度，二來充分利用磁環(huán)具有磁滯特點，改善低端特性。
它的制造工藝和機械性能與陶瓷相似。其電磁性能與添加金屬成分以及燒結(jié)過程中的時間，溫度與氣體成分有關(guān)。分裝式磁環(huán),要盡可能選用內(nèi)徑較小的，長度較長的磁環(huán)，同時，磁環(huán)一定要緊緊包住電纜，即磁環(huán)的內(nèi)徑尺寸要與電纜的外徑尺寸緊密配合。
為什么要設(shè)置抗干擾磁環(huán)
電腦機箱內(nèi)的主板、CPU、電源、及IDE數(shù)據(jù)線都工作于很高的頻率狀態(tài)下，所以導(dǎo)致機箱里存在著大量的空間雜散電磁干擾信號，而信號強度也是機箱外的數(shù)倍至數(shù)十倍！吸收磁環(huán)，又稱鐵氧體磁環(huán)，常用于可拆卸的分離式磁環(huán)，它是電子電路中常用的抗干擾元件，對于高頻噪聲有很好的抑制作用，一般使用鐵氧體材料（Mn－Zn）制成。磁環(huán)在不同的頻率下有不同的阻抗特性，一般在低頻時阻抗很小，當信號頻率升高磁環(huán)表現(xiàn)的阻抗急劇升高。使正常有用的信號很好的通過，又能很好的抑制高頻干擾信號的通過，而且成本低廉。
鐵氧體是一種立方晶格結(jié)構(gòu)的亞鐵磁性材料。鐵氧體材料為鐵鎂合金或鐵鎳合金，它的制造工藝和機械性能與陶瓷相似，顏色為灰黑色。電磁干擾濾波器中經(jīng)常使用的一類磁芯就是鐵氧體材料，許多廠商都提供專門用于電磁干擾抑制的鐵氧體材料。這種材料的特點是高頻損耗非常大，具有很高的導(dǎo)磁率，他可以是電感的線圈繞組之間在高頻高阻的情況下產(chǎn)生的電容最小。對于抑制電磁干擾用的鐵氧體，最重要的性能參數(shù)為磁導(dǎo)率μ和飽和磁通密度Bs。磁導(dǎo)率μ可以表示為復(fù)數(shù)，實數(shù)部分構(gòu)成電感，虛數(shù)部分代表損耗，隨著頻率的增加而增加。因此，它的等效電路為由電感L和電阻R組成的串聯(lián)電路，L和R都是頻率的函數(shù)。當導(dǎo)線穿過這種鐵氧體磁芯時，所構(gòu)成的電感阻抗在形式上是隨著頻率的升高而增加，但是在不同頻率時其機理是完全不同的。
不同的鐵氧體抑制元件，有不同的最佳抑制頻率范圍。通常磁導(dǎo)率越高，抑制的頻率就越低。此外，鐵氧體的體積越大，抑制效果越好。在體積一定時，長而細的形狀比短而粗的抑制效果好，內(nèi)徑越小抑制效果也越好。但在有直流或交流偏流的情況下，還存在鐵氧體飽和的問題，抑制元件橫截面越大，越不易飽和，可承受的偏流越大。
EMI吸收磁環(huán)/磁珠抑制差模干擾時，通過它的電流值正比于其體積，兩者失調(diào)造成飽和，降低了元件性能；抑制共模干擾時，將電源的兩根線（正負）同時穿過一個磁環(huán)，有效信號為差模信號，EMI吸收磁環(huán)/磁珠對其沒有任何影響，而對于共模信號則會表現(xiàn)出較大的電感量。磁環(huán)的使用中還有一個較好的方法是讓穿過的磁環(huán)的導(dǎo)線反復(fù)繞幾下，以增加電感量?？梢愿鶕?jù)它對電磁干擾的抑制原理，合理使用它的抑制作用。
鐵氧體抑制元件應(yīng)當安裝在靠近干擾源的地方。對于輸入／輸出電路，應(yīng)盡量靠近屏蔽殼的進、出口處。對鐵氧體磁環(huán)和磁珠構(gòu)成的吸收濾波器，除了應(yīng)選用高磁導(dǎo)率的有耗材料外，還要注意它的應(yīng)用場合。它們在線路中對高頻成分所呈現(xiàn)的電阻大約是十至幾百Ω，因此它在高阻抗電路中的作用并不明顯，相反，在低阻抗電路（如功率分配、電源或射頻電路）中使用將非常有效。
結(jié)論:
由于鐵氧體可以衰減較高頻同時讓較低頻幾乎無阻礙地通過，故在EMI控制中得到了廣泛地應(yīng)用。用于EMI吸收的磁環(huán)/磁珠可制成各種的形狀，廣泛應(yīng)用于各種場合。如在PCB板上，可加在DC/DC模塊、數(shù)據(jù)線、電源線等處。它吸收所在線路上高頻干擾信號，但卻不會在系統(tǒng)中產(chǎn)生新的零極點，不會破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
