想要用好磁珠還真不容易

3. 磁珠濾波作用

從上述的曲線可以看出，磁珠阻抗為了三個(gè)區(qū)域，低頻段電感占主導(dǎo)，呈現(xiàn)電感的特性；中間段電阻占主導(dǎo)，呈現(xiàn)電阻的特性；高頻段電容占主導(dǎo)，呈現(xiàn)電容的特性。Z表示阻抗整體，R表示阻抗的電阻成分、X表示電抗成分。也可以看成是，Z表示綜合的靜噪性能、R表示通過(guò)磁損耗吸收噪聲的性能、X表示通過(guò)阻抗成分使噪聲反彈的性能。

還有一種磁珠的等效模型，等效于電阻和電感串聯(lián)，但電阻值和電感值都隨頻率變化，相比較而言，磁珠比普通的電感有更好的高頻濾波特性，在高頻時(shí)呈現(xiàn)阻性，并且能在相當(dāng)寬的頻率范圍內(nèi)保持較高的阻抗，從而有很好的起到吸收噪聲的效果。

在這種模型等效下，更容易理解磁珠，在低頻的時(shí)候，磁珠等效為電感，此時(shí)的交流電阻很低，而在高頻的時(shí)候，磁珠等效為電阻。如下圖所示。

使用這種等效模型分析原理基本一致，不做更多的贅述。

磁珠濾波原理

磁珠用在信號(hào)線上濾波，主要是用它中間段的特性，即呈現(xiàn)電阻性。當(dāng)噪聲通過(guò)磁珠時(shí)，會(huì)在電阻上產(chǎn)生熱量，能量電信號(hào)轉(zhuǎn)換成了熱能量。如下圖所示。

當(dāng)然，如果信號(hào)經(jīng)過(guò)電阻就能產(chǎn)生熱量，根據(jù)焦耳熱的公式：

在一定的時(shí)間內(nèi)要產(chǎn)生足夠的熱量，要么是電流大，或者是電阻大才能滿足條件。而磁珠一般用在電源線上或者信號(hào)線上，對(duì)于信號(hào)線上的噪聲，電流可能是mA甚至是級(jí)別，因此這么小的電流通過(guò)磁珠就能轉(zhuǎn)換成熱量，只能說(shuō)明此時(shí)磁珠表現(xiàn)為一個(gè)高電阻值的器件。

結(jié)合TDK磁珠MMZ2012S102A阻抗曲線可以看出，阻抗在100MHz的信號(hào)頻率下為1100Ω，和上面分析消除噪聲是利用高阻抗的原理吻合。

既然是高阻值就能消除噪聲，為什么不直接在信號(hào)上放MΩ級(jí)別的電阻呢？顯然不行，因?yàn)樵谛盘?hào)線或者電源線上，如果是直流信號(hào)，使用一個(gè)MΩ級(jí)別的電阻，大部分壓降都在電阻上消耗了，完全不符合設(shè)計(jì)的初衷。但是磁珠不會(huì)，因?yàn)榇胖樵诘皖l段阻抗很小，只是在高頻段才能呈現(xiàn)高阻抗，而噪聲信號(hào)一般都在幾十MHz~幾百M(fèi)Hz以上，剛好磁珠阻抗在這個(gè)頻段高，因此能消除噪聲。

此時(shí)磁珠表征出的特性如曲線紅色區(qū)間所示。

（2）當(dāng)信號(hào)頻率上升后（30M~1000M），磁珠的等效模型如下

此時(shí)磁珠表征出的特性如曲線黃色區(qū)間所示。

（3）當(dāng)信號(hào)頻率非常高時(shí)（1000M以上），磁珠的等效模型如下

此時(shí)磁珠表征出的特性如曲線綠色區(qū)間所示。

4.磁珠濾波電路舉例

如果在信號(hào)線上有尖峰噪聲，使用磁珠可以吸收掉高頻的毛刺，對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行了濾波。左圖為帶有噪聲的信號(hào)，右圖是經(jīng)過(guò)磁珠后的輸出信號(hào)。

電源線上用磁珠

此時(shí)磁珠的選型如下

另外一種使用方法是在芯片輸入端增加磁珠，如下圖所示：這種使用方法是想將外部電源上的噪聲進(jìn)行濾除，防止進(jìn)入后級(jí)的電路中。

在這種使用方法中，需要注意兩點(diǎn)，磁珠的選型通流能力需要滿足負(fù)載在電流的需求，另外在磁珠后面需要增加去耦電容。

因此，EMC上使用磁珠更多的是結(jié)果，而不是原因。

5.問(wèn)題討論