概述
抗干擾磁芯是近年來發展起來的新型干擾抑制器件,其作用相當於低通濾波器,較好地解決了電源線、信號線和連線器的射頻干擾抑制問題,而且具有使用簡單、方便、有效(使用時只要把鐵氧體磁芯套在被保護線路上,無需接地,利用鐵氧體磁芯所對高頻干擾所反映出來的阻抗,使高頻干擾得到有效抑制)、占用空間不大及價 格便宜等一系列優點,被獲得了廣泛的套用。
含義
抗干擾磁芯是稱為鐵氧體磁芯又叫EMI磁芯,對射頻干擾抑制材料,不僅要求它有很高的磁導率(有大的電感),而且還要求它有大的損耗(後者等效為一個高損耗的電阻)。這樣一來,射頻干擾抑制用的鐵氧體材料所擁有的高電感和高電阻特性保證了它對高頻干擾所起的阻擋和衰減作用。
原理
低頻時;抗干擾磁芯的阻抗主要是感抗,它與材料的導磁率有關,干擾信號大部分被反射掉;隨頻率升高,導磁率迅速下降,平抑了感抗增長勢頭(甚至出現了感抗減少的情況)。但高頻下的鐵損明顯增加,使總阻抗Z=(XLS2+RS2)1/2繼續攀升,此時鐵損成為阻抗主要成份,干擾信號被吸收掉(不是反射)。
套用
抗干擾磁芯不同的鐵氧體材料有不同的最佳抑制頻率範圍,它與磁導率有關。材料的磁導率越高,最佳衰減頻率就越低;相反,材料的磁導率越低,衰減頻率就越高。所以錳鋅鐵氧體比較適合於用在低頻(例如30MHz或更低頻率)的場合;而鎳鋅鐵氧體比較適用在高頻(例如25MHz~200MHz,或更高頻率)的場合。在有直流或低頻交流電流偏流的情況,要考慮到抑制性能的下降和飽和現象,應儘量用磁導率低的材料。
抗干擾磁芯被廣泛用於印刷板、電源線乃至數據線的干擾抑制上。
⑴在印刷板上的套用
印刷板上的干擾主要來自數字電路,其高頻開關電流在電源線和地線之間產生一個強烈的干擾。電源線和信號線會將數字電路開關時的高頻噪聲以傳導或輻射的方式發射出去。常用的干擾抑制辦法是在電源和地之間加去耦電容,以便使高頻噪聲短路掉。但單用去耦電容有時會引起高頻諧振,造成新的干擾。在印刷電路板的入口處加入鐵氧體干擾抑制磁珠,將會有效地衰減高頻噪聲。
⑵在電源線上的套用
電源線會把外界電網的干擾、開關電源的噪聲傳到設備的線路中來。在電源的出口和印刷板的電源入口處設定鐵氧體抗干擾磁芯,既可抑制電源與印刷板之間的高頻干擾傳輸,也可抑制印刷板之間高頻噪聲的相互干擾。值得注意的是,在電源線上套用鐵氧體抗干擾磁芯,有時會有偏流問題存在(例如將鐵氧體磁芯套在有直流通過的電源線),甚至出現磁芯的飽和現象。降低鐵氧體的磁導率可降低偏流的影響,所以在電源線上使用的鐵氧體抗干擾磁芯要選用磁導率低和橫截面大器件(當然也可以通過給鐵芯開氣隙的辦法來解決偏流的影響)。在偏流較大的時候還可以將AC和DC的電源進線與回線同時套在一個磁芯里,這樣可避免飽和,但這種方法對於抑制進線和回線上的共模噪聲還是有作用的。
⑶在信號線上的套用
鐵氧體抗干擾磁芯也可以用在信號線上,以抑制部件或設備之間的噪聲傳輸。只是信號線的阻抗一般要大於電源線,所以干擾的抑制效果將不及在電源線上來得更明顯些。
⑷對靜電放電的抑制能力
鐵氧體抗干擾磁芯對於抑制信號線、電源線上高頻干擾和尖峰干擾的作用,使得它也具有吸收靜電放電脈衝干擾的能力。
選擇
抗干擾磁芯的外形和尺寸選擇
鐵氧體磁芯的外形和尺寸影響到對干擾的抑制效果,通常鐵氧體磁芯的體積越大,抑制的效果越好。在體積一定時,長而細的磁芯比短而粗的阻抗要大,抑制效果要更好。在有偏流的情況下,要考慮飽和問題,鐵氧體磁芯的橫截面越大,越不容易飽和,可承受的偏流也越大。另外,鐵氧體磁芯的內徑越小,抑制效果也越好。總之,鐵氧體磁芯的選擇原則是:在使用空間允許的條件下,選擇儘量長的、儘量厚的和內孔儘量小的磁芯。