磁珠

a passive electric component used to suppress high frequency noise in electronic circuits

磁珠(Ferrite bead)又称磁环滤波磁环,在电路中的被动元件,用来抑制电路中的高频杂讯。磁珠是一种特别的扼流圈,其成份多半为铁氧体,利用其高频电流产生的热耗散来抑制高频杂讯。磁珠有时也称为EMI滤波器或铁芯[1]

黑色USB缆线中鼓起部份即为磁珠
一个穿在缆线上,但没有塑胶包覆层的磁珠
夹扣形的磁珠
小的环形电感,电缆线也是以相同的方式绕在磁珠上

最简单的磁珠是铁氧体的环状电感英语Toroidal inductors and transformers,导线可以绕在上面,也有夹扣形的磁珠,可以直接扣在缆线上。磁珠也有作为可以焊接在电路板上的电子元件,甚至有SMD封装的磁珠元件[2]

概述

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磁珠可用来防止二种不同方向的干扰:由设备流出的(电磁干扰,EMI),以及由外界进入设备的(电磁耐受,EMS)[1] 。若导线上有射频的讯号,导线会像天线一样传送能量,因此形成无意辐射体英语unintentional radiator,若要通过电磁相容性法规,会需要考虑加装磁珠以降低电磁干扰[3] 。相对的.若有其他电磁干扰的来源(例如家电),磁珠也可以避免导线成为天线来接收来自其他设备的杂讯,尤其在信号线(像USB线)及医疗器材上常有类似的处理[1]

大的磁珠常用在外部的配线上,也有许多各种不同小尺寸的磁珠,可以作为电路板上的元件。铁氧体磁珠是一种电感器,可以形成被动低通滤波器。绕在磁珠上导线的外形、缠绕批圈数及电磁学特性会决定磁珠对于高频信号的阻抗,因此可以衰减高频的EMI(电磁干扰)/RFI(射频干扰)。能量可能会反射回电缆,或是被铁氧体磁芯所吸收,转换为热量散佚。只有在极端情况下会出现明显的发热。

一个理想电感不消耗能量,但电感的电抗会阻碍高频电流的流动。铁氧体磁珠可以加在电感上来加强抵抗电磁干扰的能力。铁氧体会使磁场集中,增加电感,因此电抗会将杂讯滤掉,再者,若铁氧体磁珠经过特殊设计,使其有小的Q因数,会因为铁氧体本身的能量散逸而将杂讯的能量转换为热能。因此铁氧体磁珠一般会设计为有低Q因数的电感元件[4]。产生的热量会使铁氧体变热,但一般情形下所产生的热量是可忽略的。若信号大到可以产生干扰,或是对敏感的电路产生不好的效果。杂讯的能量一般不会太大。有些应用会需要铁氧体类似电阻的热损失特性,但还是视应用而定。

当铁氧体用来提升杂讯滤波效果时,需要考虑其电路特性以及要过滤杂讯的频率范围。不同的铁氧体材料有不同的频率特性,需配合供应商的文件,来找到特定频率范围下最适用的铁氧体材料。

铁氧体磁珠虽然是一电感器,但因为考量的是特定频段的阻抗特性,因此其规格也会和一般电感器不同,铁氧体会以特定频率下的阻抗(单位欧姆)为其规格,例如22R@100MHz是表示在100MHz的频段其阻抗为22欧姆,一般在规格书中也会列出磁珠在不同频段下的阻抗特性[5]

若要在已有的电缆线上加装杂讯滤波器,磁珠是最简单也最便宜的方法中的一种。若磁珠是铁环状,且电缆线够细,可以直接将电缆线在磁珠上绕5-7圈,也有钳形(夹扣形)的磁珠,可以直接扣在缆线上,虽然缆线没有绕在磁珠上,但磁珠上的电感会增加缆线的自感,因此还是可以吸收高频杂讯的能量,转换为热能。若缆线无法固定住磁珠,磁珠可以用束线带固定,若磁珠中心的孔够大,也可以直接将缆线在磁珠上绕一至多圈。

相关条目

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参考资料

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Vanhoenacker, Mark. What Is That Little Cylinder on My Computer Wire?. Brow Beat. Slate. Nov 1, 2012 [2012-11-03]. (原始内容存档于2012-11-03).  外部链接存在于|work= (帮助)
  2. ^ 噪声对策的基础 【第4讲】 噪声滤片状铁氧体磁珠. 村田制作所. 2011-06-14 [2013-07-07]. 
  3. ^ 磁珠在开关电源电磁兼容设计中的重要性与应用. 汕头市粤威实业有限公司. [2013-07-07]. [永久失效链接]
  4. ^ Joseph J. Carr RF Components and Circuits, Newnes, 2002 ISBN 978-0-7506-4844-8 pages 264-266
  5. ^ CBG常備貼片磁珠規格書下載. [2013-07-07]. (原始内容存档于2016-03-04). 

外部链接

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