電感和磁珠的選型,How to choose the inductor and the beads

在電子設(shè)備的PCB板電路中會大量使用感性元件和EMI濾波器元件。這些元件包括片式電感和片式磁珠,以下就這兩種器件的特點(diǎn)進(jìn)行描述并分析他們的普通應(yīng)用場合以及特殊應(yīng)用場合。表面貼裝元件的好處在于小的封裝尺寸和能夠滿足實(shí)際空間的要求。除了阻抗值,載流能力以及其他類似物理特性不同外,通孔接插件和表面貼裝器件的其他性能特點(diǎn)基本相同。

片式電感在需要使用片式電感的場合,要求電感實(shí)現(xiàn)以下兩個(gè)基本功能：電路諧振和扼流電抗。諧振電路包括諧振發(fā)生電路,振蕩電路,時(shí)鐘電路,脈沖電路,波形發(fā)生電路等等。諧振電路還包括高Q帶通濾波器電路。要使電路產(chǎn)生諧振,必須有電容和電感同時(shí)存在于電路中。在電感的兩端存在寄生電容,這是由于器件兩個(gè)電極之間的鐵氧體本體相當(dāng)于電容介質(zhì)而產(chǎn)生的。在諧振電路中,電感必須具有高Q,窄的電感偏差,穩(wěn)定的溫度系數(shù),才能達(dá)到諧振電路窄帶,低的頻率溫度漂移的要求。高Q電路具有尖銳的諧振峰值。窄的電感偏置保證諧振頻率偏差盡量小。穩(wěn)定的溫度系數(shù)保證諧振頻率具有穩(wěn)定的溫度變化特性。標(biāo)準(zhǔn)的徑向引出電感和軸向引出電感以及片式電感的差異僅僅在于封裝不一樣。電感結(jié)構(gòu)包括介質(zhì)材料（通常為氧化鋁陶瓷材料）上繞制線圈,或者空心線圈以及鐵磁性材料上繞制線圈。在功率應(yīng)用場合,作為扼流圈使用時(shí),電感的主要參數(shù)是直流電阻（DCR）,額定電流,和低Q值。當(dāng)作為濾波器使用時(shí),希望寬帶寬特性,因此,并不需要電感的高Q特性。低的DCR可以保證最小的電壓降,DCR定義為元件在沒有交流信號下的直流電阻。

片式磁珠片式磁珠的功能主要是消除存在于傳輸線結(jié)構(gòu)（PCB電路）中的RF噪聲,RF能量是疊加在直流傳輸電平上的交流正弦波成分,直流成分是需要的有用信號,而射頻RF能量卻是無用的電磁干擾沿著線路傳輸和輻射（EMI）。要消除這些不需要的信號能量,使用片式磁珠扮演高頻電阻的角色（衰減器）,該器件允許直流信號通過,而濾除交流信號。通常高頻信號為30MHz以上,然而,低頻信號也會受到片式磁珠的影響。

片式磁珠由軟磁鐵氧體材料組成,構(gòu)成高體積電阻率的獨(dú)石結(jié)構(gòu)。渦流損耗同鐵氧體材料的電阻率成反比。渦流損耗隨信號頻率的平方成正比。

使用片式磁珠的好處： 小型化和輕量化 在射頻噪聲頻率范圍內(nèi)具有高阻抗,消除傳輸線中的電磁干擾。 閉合磁路結(jié)構(gòu),更好地消除信號的串繞。極好的磁屏蔽結(jié)構(gòu)。 降低直流電阻,以免對有用信號產(chǎn)生過大的衰減。顯著的高頻特性和阻抗特性（更好的消除RF能量）。在高頻放大電路中消除寄生振蕩。 有效的工作在幾個(gè)MHz到幾百M(fèi)Hz的頻率范圍內(nèi)。

要正確的選擇磁珠,必須注意以下幾點(diǎn)：

不需要的信號的頻率范圍為多少。 噪聲源是誰。 需要多大的噪聲衰減。 環(huán)境條件是什么（溫度,直流電壓,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度）。 電路和負(fù)載阻抗是多少。是否有空間在PCB板上放置磁珠。前三條通過觀察廠家提供的阻抗頻率曲線就可以判斷。在阻抗曲線中三條曲線都非常重要,即電阻,感抗和總阻抗。總阻抗通過ZR22πfL()2+:=fL來描述。

典型的阻抗曲線如下圖所示：

通過這一曲線,選擇在希望衰減噪聲的頻率范圍內(nèi)具有最大阻抗而在低頻和直流下信號衰減盡量小的磁珠型號。 片式磁珠在過大的直流電壓下,阻抗特性會受到影響,另外,如果工作溫升過高,或者外部磁場過大,磁珠的阻抗都會受到不利的影響。

使用片式磁珠和片式電感的原因： 是使用片式磁珠還是片式電感主要還在于應(yīng)用。在諧振電路中需要使用片式電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時(shí),使用片式磁珠是最佳的選擇。

片式磁珠和片式電感的應(yīng)用場合： 片式電感：射頻（RF）和無線通訊,信息技術(shù)設(shè)備,雷達(dá)檢波器,汽車電子,蜂窩電話,尋呼機(jī),音頻設(shè)備,PDAs（個(gè)人數(shù)字助理）,無線遙控系統(tǒng)以及低壓供電模塊等。片式磁珠：時(shí)鐘發(fā)生電路,模擬電路和數(shù)字電路之間的濾波,I/O輸入/輸出內(nèi)部連接器（比如串口,并口,鍵盤,鼠標(biāo),長途電信,本地局域網(wǎng)）,射頻（RF）電路和易受干擾的邏輯設(shè)備之間,供電電路中濾除高頻傳導(dǎo)干擾,計(jì)算機(jī),打印機(jī),錄像機(jī)（VCRS）,電視系統(tǒng)和手提電話中的EMI噪聲抑止。