电感与磁珠的选择

电感的特性是通直流阻交流，频率越高，线圈阻抗越大。

磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰，还具有吸收静电脉冲的能力。

磁珠是用来吸收超高频信号，象一些RF电路，PLL，振荡电路，含超高频存储器电路（DDR SDRAM，RAMBUS等）都需要在电源输入部分加磁珠，而电感是一种蓄能元件，用在LC振荡电路，中低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过错50MHZ。

在电子设备的PCB板电路中会大量使用感性元件和EMI滤波器元件。这些元件包括片式电感和片式磁珠，以下这两种器件的特点进行描述并分析他们的普通应用场合以及特殊应用场合。 表面贴装元件的好处在于小的封装尺寸和能够满足实际空间的要求。除了阻抗值，载流能力以及其他类似物理特性不同外，通孔接插件和表面贴装器件的其他性能特点基本相同。 片式电感在需要使用片式电感的场合，要求电感实现以下两个基本功能：电路谐振和扼流电抗。谐振电路包括谐振发生电路，振荡电路，时钟电路，脉冲电路，波形发生电路等等。谐振电路还包括高Q带通滤波器电路。 要使电路产生谐振，必须有电容和电感同时存在于电路中。在电感的两端存在寄生电容，这是由于器件两个电极之间的铁氧体本体相当于电容介质而产生的。在谐振电路中，电感必须具有高Q，窄的电感偏差，稳定的温度系数，才能达到谐振电路窄带，低的频率温度漂移的要求。 高Q电路具有尖锐的谐振峰值。窄的电感偏置保证谐振频率偏差尽量小。稳定的温度系数保证谐振频率具有稳定的温度变化特性。 标准的径向引出电感和轴向引出电感以及片式电感的差异仅仅在于封装不一样。电感结构包括介质材料（通常为氧化铝陶瓷材料）上绕制线圈，或者空心线圈以及铁磁性材料上绕制线圈。 在功率应用场合，作为扼流圈使用时，电感的主要参数是直流电阻（DCR）,额定电流，和低Q值。当作为滤波器使用时，希望宽带宽特性，因此，并不需要电感的高Q特性。低的DCR可以保证较小的电压降，DCR定义为元件在没有交流信号下的直流电阻。 片式磁珠 片式磁珠的功能主要是消除存在于传输线结构（PCB电路）中的RF噪声,RF能量是叠加在直流传输电平上的交流正弦波成分，直流成分是需要的有用信号,而射频RF能量却是无用的电磁干扰沿着线路传输和辐射（EMI）。要消除这些不需要的信号能量，使用片式磁珠扮演高频电阻的角色（衰减器），该器件允许直流信号通过，而滤除交流信号。通常高频信号为30MHz以上，然而，低频信号也会受到片式磁珠的影响。

片式磁珠由软磁铁氧体材料组成，构成高体积电阻率的独石结构。涡流损耗同铁氧体材料的电阻率成反比。涡流损耗随信号频率的平方成正比。 使用片式磁珠的好处： 小型化和轻量化 在射频噪声频率范围内具有高阻抗，消除传输线中的电磁干扰。 闭合磁路结构，更好地消除信号的串绕。 极好的磁屏蔽结构。 降低直流电阻，以免对有用信号产生过大的衰减。 显著的高频特性和阻抗特性（更好的消除RF能量）。 在高频放大电路中消除寄生振荡。 有效的工作在几个MHz到几百MHz的频率范围内。

要正确的选择磁珠，必须注意以下几点： 

1、不需要的信号的频率范围为多少；

2、噪声源是谁；

3、需要多大的噪声衰减；

4、环境条件是什么（温度，直流电压，结构强度）；

5、电路和负载阻抗是多少；

6、是否有空间在PCB板上放置磁珠；

前三条通过观察厂家提供的阻抗频率曲线可以判断。在阻抗曲线中三条曲线都非常重要，即电阻，感抗和总阻抗。总阻抗通过ZR22πfL()2+:=fL来描述。典型的阻抗曲线如下图所示：

通过这一曲线，选择在希望衰减噪声的频率范围内具有较大阻抗而在低频和直流下信号衰减尽量小的磁珠型号。 片式磁珠在过大的直流电压下，阻抗特性会受到影响，另外，如果工作温升过高，或者外部磁场过大，磁珠的阻抗都会受到不利的影响。 使用片式磁珠和片式电感的原因： 是使用片式磁珠还是片式电感主要还在于应用。在谐振电路中需要使用片式电感。而需要消除不需要的EMI噪声时，使用片式磁珠是较佳的选择。

 片式磁珠和片式电感的应用场合： 

片式电感： 射频（RF）和无线通讯，信息技术设备，雷达检波器，汽车电子，蜂窝电话，寻呼机，音频设备，PDAs（个人数字助理），无线遥控系统以及低压供电模块等。

片式磁珠： 时钟发生电路，模拟电路和数字电路之间的滤波，I/O输入/输出内部连接器（比如串口，并口，键盘，鼠标，长途电信，本地局域网），射频（RF）电路和易受干扰的逻辑设备之间，供电电路中滤除高频传导干扰，计算机，打印机，录像机（VCRS）,电视系统和手提电话中的EMI噪声抑止。

电气参数

电感器选择

磁珠的选择

滤波器的选择

1、 前言

在目前的设计中，我们使用的感性器件主要有电感和磁珠及各种滤波器。电感在电路中主要用来作为一种储能器件和缓冲电流的作用，其在电源电路中应用较多，当然，电感也有一定的EMI抑制作用。而磁珠和滤波器主要用来抑制电磁干扰（EMI）与抗干扰和改善电路中的电源或信号的质量。为了与国际接轨，我国也相继制定了有关EMC法规：于2001年1月1日起凡进入市场产品必须有EMC标志。而这些感性元件在降低电磁干扰中起着举足轻重的作用。

2、 电感器的选择

在设计中电感器的选择主要根据设计所需要的电气参数及物理参数进行选择，以下分别介绍电感的电气及物理参数。

2.1电气参数

电感器的主要电气参数有：有效电感L、品质因素Q、自谐振频率、直流电阻、额定电流；电特性曲线有：电感量－直流偏置特性、阻抗－频率特性、电感量－温度特性、Q值－频率特性。

各参数说明如下：

a． 电感量：表示电感储能的能力大小。

b． Q值：品质因素

c． 自谐振频率：由于电感的分布电容的影响，此分布电容将与电感形成一个LC振荡电路而起振。此频率为自谐振频率。

d． 直流电阻：直流电流通过此电感器时，此电感所呈现的电阻值。

e． 额定电流：表示电感器正常工作时的较大允许电流。

f． 电感量－直流偏置特性：描述电感量随直流偏置电流的变化而变化的曲线。

g． 阻抗－频率特性：描述电感的阻抗随频率变化的曲线。

h． 电感量－温度特性：描述电感量随温度而变化的曲线。

Q值－频率特性：描述Q值随频率的变化而变化的曲线。

2.2物理参数

物理参数主要有：封装形式及尺寸、使用温度范围、存储温度范围、耐焊性、可焊性、抗拉强度、弯曲强度、抗弯强度、热冲击、抗高温、抗潮湿、抗冲击、抗震动、抗溶性等。以下分别给予介绍：

a．封装形式及尺寸：目前电感器件在电源电路中的使用，由于工作时较大的电流和需要较大电感量的电感，其封装形式多为立式直插或环形电感等，而其制作工艺也基本上为绕线式的。而在PCB板上的信号及小电流应用中，多使用表贴封装的器件，其制造工艺比起传统的工艺已经有了很大的提高，主要用新型的铁氧体材料及迭层技术，将铁氧体桨料和导体浆料交替迭层，利用共烧结技术，形成完整的独石结构，具有优良的闭合磁回路及电磁特性。

b．使用温度范围：正常工作时允许的温度范围。

c．存储温度范围：储存时允许的温度范围。

d．耐焊性：对表贴器件而言，在规定的焊接条件下，器件不应破裂，且焊锡至少覆盖75％以上的端电极。

e．可焊性：对表贴器件而言，使用新的焊锡可以覆盖90％以上的端电极。

f．抗拉强度：对表贴器件而言，在测试条件规定的时间和受力条件下，端电极不应破裂脱落，铁氧体也不应损伤。

g．抗弯强度：对表贴器件而言，根据测试条件在器件表面施压力后无损伤。

h．热冲击：当温度在测试条件规定的低温和高温之间来回循环规定的次数后，且每次温度变化需停留规定的时间，其阻抗值应在初值的±20％之内。

i．抗高温：通过额定电流，在规定的高温条件下放置规定的时间，然后在室温下测试，其阻抗值应在初值的±20％之内。

j．抗潮湿：通过额定电流，在规定的相对湿度、温度条件下放置规定的时间，然后在室温下测试，其阻抗值应在初值的±20％之内。

k．抗冲击：按规定的次数从规定的高度做跌落实验后，应无机械损伤和阻抗值应在初值的±20％之内。

l．抗震动：按规定的频率、振幅、方向震动规定时间后，应无机械损伤和阻抗值应在初值的±20％之内。

m．抗溶性：用三氯乙烯溶剂超声波清洗3分钟后，应无机械损伤和阻抗值应在初值的±20％之内。

3、磁珠的选择

降低电子设备的电磁干扰已成为电子产品是否有市场的关键问题。而软磁材料已成为EMI滤波器中不可少的元件，并起着举足轻重的作用。现在用软磁材料制成的各种抑制EMI元器件广泛地应用于各种电子电路和设备之中。这是因为软磁材料具有它独特的性能，致使其在抗电磁干扰领域发挥主要作用。然而，电子产品生产厂家希望能得到通用EMI滤波器对所有的电子设备都能把干扰降低到标准以下，这是不现实的。EMI滤波器的设计要根据该电子设备的EMC标准，即需要衰减EMI信号的频段范围和超标电平高低来选择，特别是其中的软磁材料。因为软磁材料种类繁多，各有自己的电磁特征。除了基本磁损耗外，还要利用它们的电特性、电阻率、频宽、阻抗等。根据所需衰减干扰信号范围，确定对应的滤波电路，然后再精心挑选适合于该频段的磁性材料，滤波电感才能达到比较经济和较佳效果。想用一种材料满足各种抗干扰滤波器是不能达到预期效果的，必需选用适合该频段的磁性材料。从材料的观点看，EMI滤波器的作用是阻隔不需要的信号并以发热的形式消耗掉，而让需要的信号无衰减或几乎不衰减地通过。

3.1磁珠的分类

根据磁珠的应用场合，大致可将磁珠分为普通型、大电流型、尖峰型。

a．普通型：普通型磁珠用于电流不太大（一般小于600mA），无特殊要求的场合，它的直流电阻一般为零点几个欧姆。它能有效地抑制、吸收电子设备的电磁干扰和射频干扰。其阻抗范围一般为几欧到几千欧范围内。

b．大电流型：此型号磁珠应用于要求较大电流的场合，由于其应用于大电流的场合，因此要求它的直流电阻必须很小，约小于普通型磁珠一个数量级，而其阻抗值一般也较小。

c．尖峰型：此型号的磁珠特性为在某一个频率区域内，其阻抗急剧上升，从而在特定的频率区域内可获得较高的衰减效果而对信号不产生影响。

3.2 电气参数

滤波器的主要电气参数有：直流电阻、额定电流、阻抗；电特性曲线有：阻抗－频率特性、电阻－频率特性、感抗－频率特性。

各参数说明如下：a． 直流电阻：直流电流通过此磁珠时，此磁珠所呈现的电阻值。

b． 额定电流：表示磁珠正常工作时的较大允许电流。

c． 阻抗：这里所指的是交流阻抗。

d． 阻抗－频率特性：描述阻抗值随频率变化的曲线。

e． 电阻－频率特性：描述电阻值随频率变化的曲线。

f． 感抗－频率特性：描述感抗随频率变化的曲线。

3.3 物理参数其物理参数与电感类似电感的英文名是什么？

tank circuit inductance

振荡回路电感

threshold inductance

阈电感, 临界电感

transformer inductance

变压器电感

transmission line inductance

传输线电感

trimming inductance

微调电感

tuning inductance

调谐电感

variable inductance

可变电感 

air core inductance

空心电感线圈

air gap inductance

气隙电感线圈

anode inductance

阳极电感

base lead inductance

基极引线电感

cathode inductance

阴极电感

charging inductance

充电电感

coil inductance

线圈电感

core inductance

铁心电感, 电磁心电感

coupling inductance

耦合电感

damped inductance

阻尼电感

diffusion inductance

扩散电感

distributed inductance

分布电感

dynamic inductance

动态电感

electrical inductance

电感

equivalent inductance

等效电感

field inductance

激磁绕组电感

fluid inductance

流体感应系数

grid inductance

栅路电感

internal inductance

内电感

intrinsic inductance

内磁感应强度

leakage inductance

漏电感

lengthening inductance

加感线圈

line inductance

线路电感

loop inductance

环形天线电感

lumped inductance

集总电感

magnetizing inductance

磁化电感

mutual inductance

互感(系数)

natural inductance

固有电感

nonlinear inductance

非线性电感

power inductance

电力电感

primary inductance

一次绕组电感, 初级线圈电感

printed inductance

印刷电感

pure inductance

纯电感

receiving inductance

接收电感

reciprocal inductance

反向电感, 可逆电感; 可逆感应系数

saturated inductance

饱和电感

副线圈电感

series inductance

串联电感

以上是颐特电子提供的电子资讯，想了解更多资讯，请关注颐特电子网址：www.et1997.com  

或拨打我们的热线电话：0769-82053495

-THE END -

版权东莞颐特电子所有 如涉及版权问题请及时联系处理

电感丨贴片电感丨一体成型电感丨共模电感丨绕线电感丨磁环电感丨功率电感丨电感厂家丨颐特电子

欢迎访问东莞颐特电子（http://www.et1997.com）