磁環(huán)在使用的過程中到底怎么選

一前言

磁環(huán)在EMC領(lǐng)域內(nèi)，是一個“萬能鑰匙”，不論是在EMI還是EMS遇到解決不了問題，都會下意識的想到加“磁環(huán)”。雖然現(xiàn)在一些標(biāo)準(zhǔn)里面不允許使用磁環(huán)，但是磁環(huán)在解決EMC問題的效果，深得EMC工程師的青睞。磁環(huán)的分類有很多，按外觀分有白色、綠色、天藍(lán)色、黑色，按頻率段分有低頻、中頻、高頻，按尺寸分有小尺寸、常規(guī)尺寸、大尺寸……那么磁環(huán)在使用的過程中，到底怎么選，才是最適合設(shè)備當(dāng)前狀況的？（下面是一些個人的經(jīng)驗(yàn)所談。）

二磁環(huán)的原理

理解磁環(huán)工作原理之前，需要先理解繞線電感的工作原理。比較常見的電感，一般都是由導(dǎo)線在一個導(dǎo)磁材料上，一圈一圈的繞制而成。電感的在電路中體現(xiàn)出來的特性是，（理想狀態(tài)下）當(dāng)頻率F越高的時候，電路的感抗ZL會越大（ZL=2πF*L），對電路中的高頻信號的阻礙作用越強(qiáng)。

磁環(huán)在實(shí)際使用過程中，與繞線電感的形狀十分相似，且磁環(huán)的工作原理與繞線電感的工作原理也十分接近，只是兩者針對的對象不一樣。繞線電感一般只纏繞了一根銅絲，而磁環(huán)讓纏繞的是一股線束；電感抑制的是某一路單獨(dú)的信號，而磁環(huán)抑制的是某一股線束的信號；電感一般抑制的差模信號，而磁環(huán)一般抑制的是共模信號。

三磁環(huán)的選型

網(wǎng)絡(luò)上一般把磁環(huán)分為錳鋅、鎳鋅、非晶……等材質(zhì)類別的，其中錳鋅鐵氧體磁環(huán)材料的磁導(dǎo)率通常達(dá)1000以上，因此錳鋅材料生產(chǎn)的磁環(huán)被稱作高導(dǎo)磁環(huán)。而鎳鋅鐵氧體磁環(huán)材料的磁導(dǎo)率從15-2000不等均有應(yīng)用，常用的材料是鎳鋅鐵氧體磁導(dǎo)率范圍為100-1000，根據(jù)磁導(dǎo)率分類，分為低磁導(dǎo)率材料。因此在使用的時候，可以根據(jù)具體的需求去進(jìn)行選取，錳鋅鐵氧體磁環(huán)一般呈現(xiàn)為深灰色，外層沒有涂漆；鎳鋅鐵氧體磁環(huán)一般都會在表層涂有不同顏色的涂料；非晶鐵氧體磁環(huán)因?yàn)閮?nèi)部材質(zhì)是非晶容易碎，采用的是塑膠外殼。

磁環(huán)的不同尺寸怎么選擇了？可以借鑒磁環(huán)電感感量L的計算公式，LH=uAN/L1（LH為電感感量，u為磁導(dǎo)率，A為磁環(huán)的截面積大小，N為線圈匝數(shù)，L1為線圈繞制的長度。）在電路其他參數(shù)不變的情況下，同一種磁導(dǎo)率材質(zhì)的磁環(huán)，磁環(huán)本身長度一至的時候，磁環(huán)的有效截面積越大，濾波效果越好。反之，磁環(huán)的有效截面積不變的情況，磁環(huán)的長度越長，濾波效果也會越好。除了上述的方法，還可以去查磁環(huán)的規(guī)格書，去看生產(chǎn)廠商提供的磁環(huán)濾波頻率曲線來進(jìn)行選擇，合適的磁環(huán)。

故在選擇磁環(huán)的時候，首先需要確定磁環(huán)的材質(zhì)，其次需要確定抑制的頻率段，再根據(jù)線徑的粗細(xì)來確定磁環(huán)的厚度以及長度。

四磁環(huán)的使用

磁環(huán)的使用不難，但是工程師在使用的過程中，往往沒有注意一些細(xì)節(jié)，并沒有把磁環(huán)的效果最大化。部分工程師經(jīng)常會犯這樣的錯誤：①將磁環(huán)套在線束的中間部分；②磁環(huán)直接串在線束上不進(jìn)行繞制；③隨手拿一個磁環(huán)就用；④一個不夠多套幾個……

例上左圖中的磁環(huán)使用情況，因?yàn)榭蛻舻妮椛鋯栴}是由PCB板引起，通過USB線束輻射發(fā)射出來，那么在使用磁環(huán)的時候，需要在靠近USB頭的位置（圖中①處），將線束纏繞兩圈（圖中②處），來抑制USB線束上的輻射發(fā)射。而非像上右圖中一樣在線束上，隨意的選擇一個位置，將磁環(huán)串在線束上，這樣的使用并不能將磁環(huán)的抑制效果發(fā)揮出來。

磁環(huán)在使用的過程中，需要先確定抑制的頻率點(diǎn)或者頻率段來選擇磁環(huán)的材質(zhì)，根據(jù)被套磁環(huán)線束的粗細(xì)來選擇磁環(huán)的尺寸大小，再根據(jù)設(shè)備干擾的來源確定磁環(huán)的使用位置，最后將線束在磁環(huán)上纏繞兩圈，確保磁環(huán)的抑制效果達(dá)到最佳狀態(tài)。

五總結(jié)

磁環(huán)好用但要用對，對的材質(zhì)、對的頻率、對的位置、對的用法才能解決對應(yīng)的問題！

（希望能解決部分工程師面對磁環(huán)不知道怎么選擇和使用的困惑?。?br />
編輯：何安