磁珠在开关电源EMC设计中的应用
EMC—巧用磁珠提升电源抗EMI能力
EMC—巧用磁珠提升电源抗EMI能力对于正规的电子产品来说，必须要做过EMC(电磁兼容)检测才能进行售卖，因为这样才能确定该产品设备或系统，在适配的电磁环境中既符合其设计要求而正常运行，又不会对其所处环境中的任何设备产生严重的EMI（电磁干扰）。
简单来说，就是你设计了一款电子产品出来，在正常使用中，遇到接触的电子产品，它不会坏，也不会让接触到的电子产品坏。
那么问题来了，我要怎么解决EMC问题？本文将介绍使用磁珠的解决方法，后面陆续会介绍其他的方法。
（为什么先说磁珠？因为它使用成本最低，使用最方便，适用场景最多，当然还有我介绍这个不怎么费力，打字快。
）1 引言过滤高频电源噪声并提供干净的电源供电轨（即为模拟IC 和数字IC 提供供电轨），同时在共享的供电轨之间保持高频隔离的一种有效方法是使用铁氧体磁珠。
铁氧体磁珠是无源器件，可在宽频率范围内吸收高频噪声。
它在目标频率范围内具有电阻特性，并以热量的形式耗散噪声能量。
铁氧体磁珠与供电轨串联，而磁珠的两侧常与电容一起接地。
这样便形成了一个π型低通滤波器网络，进一步降低高频电源噪声。
然而，若系统设计中对铁氧体磁珠使用不当，则会产生不利影响。
有一些例子可以说明：由于直流偏置电流引起磁珠磁芯的饱和，导致EMI 抑制能力下降；同时常用设计中常用磁珠和去耦电容的搭配形成低通滤波器，容易产生干扰谐振。
因此正确理解并充分考虑铁氧体磁珠的特性后，这些问题便可以迎刃而解。
本文将首先介绍片状铁氧体的构造，并对比片状铁氧体磁珠相比片状电感器在噪声抑制上的优点。
其次，将讨论系统设计人员在电源系统中使用铁氧体磁珠时的注意事项，比如直流偏置电流变化时的阻抗与频率特性，以及磁珠与电容搭配使用形成的LC 谐振效应。
最后，介绍一种阻尼设计方法来抑制LC 谐振效应，避免在谐振频率点上形成尖峰电压。
2. 片状铁氧体磁珠构造片状铁氧体磁珠通过叠层形成电感器的构造并做成贴片式的产品，图1 是其具有代表性内部结构。
EMC常用元器件之磁珠总结
EMC常用元器件之磁珠总结磁珠是一种常用的电磁兼容(EMC)元器件，用于电子电路中的滤波和抑制电磁干扰。
它具有小巧、高效、易使用和良好的电磁屏蔽性能等特点。
本文将对磁珠的基本原理、分类、应用以及选型等方面进行综述。
一、磁珠的基本原理磁珠是由铁氧体材料制成的，具有磁导率高、电导率低的特点。
当电流通过磁珠时，它会产生一个磁场，这个磁场可以抑制电路中的高频噪声和电磁干扰。
磁珠通过对电路中的电流进行低通滤波，使高频信号被吸收而只有低频信号通过，从而起到滤波的作用。
二、磁珠的分类根据磁珠的结构和功能，可以将其分为多种类型，如下所示：1.磁珠状元件:这种类型的磁珠外观呈圆柱状，通常采用铁氧体材料制成。
它们主要用于通过电缆或线束抑制高频噪声。
2.多通磁珠:这种类型的磁珠可以具有多个通道，用于组合多个信号线进行滤波和干扰抑制。
3.表面贴装磁珠:这种类型的磁珠通常用于表面贴装设备中。
它们具有小巧的体积和低化学活性，能够满足高密度电路板的需求。
三、磁珠的应用磁珠广泛应用于电子产品和电气设备中的电路，主要包括以下几个方面：1.EMI过滤：磁珠可用于滤除电路中的电磁干扰，提高信号质量和系统性能。
2.电源滤波：磁珠能够滤除电源电路中的高频噪声，减少电源供电对其他电路的干扰。
3.信号滤波：磁珠可用于滤除信号线中的高频噪声，提高信号的清晰度和准确性。
4.隔离和保护器件：磁珠可以阻止电磁波和静电对电路的干扰，保护关键器件免受损坏。
5.数据线滤波：磁珠可以滤除数据线中的高频噪声，提高数据传输的稳定性和可靠性。
四、磁珠的选型在选择磁珠时，需要考虑以下几个关键因素：1.频率范围：根据需要滤除的频率范围选择合适的磁珠。
2.阻抗匹配：选择与电路阻抗匹配的磁珠，以确保最佳的滤波效果。
3.尺寸和包装：根据电路板的尺寸和装配方式选择适合的磁珠尺寸和包装形式。
4.材料特性：选择具有高磁导率和低电导率的铁氧体材料，以实现最佳的滤波效果。
5.温度和环境要求：在高温或恶劣环境下，选择能够耐受这些条件的磁珠。
磁珠选型与应用知识
磁珠选型与应用知识磁珠的全称为铁氧体磁珠滤波器(另有一种是非晶合金磁性材料制作的磁珠)，是一种抗干扰元件，滤除高频噪声效果显著。
磁珠的主要原料为铁氧体。
铁氧体是一种立方晶格结构的亚铁磁性材料。
铁氧体材料为铁镁合金或铁镍合金，它的制造工艺和机械性能与陶瓷相似，颜色为灰黑色。
磁珠有很高的电阻率和磁导率，他等效于电阻和电感串联，但电阻值和电感值都随频率变化。
他比普通的电感有更好的高频滤波特性，在高频时呈现阻性，所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗，从而提高调频滤波效果。
磁珠的电路符号就是电感，但是型号上可以看出使用的是磁珠。
在电路功能上，磁珠和电感是原理相同的，只是频率特性不同而已。
一、磁珠的型号命名方法（风化高科系列磁珠为例）磁珠的型号一般由下列五部分组成: 第一部分:类别，多用字母表示.第二部分:尺寸，用数字表示（英制）第三部分:材料，用字母表示，其中X代表小型。
第四部分:阻抗，100MHz时阻抗第五部分:包装方式，用字母表示如某型号磁珠命名如下铁氧叠层片式磁珠（普通型）Ferrite chip beads尺寸：1005 （0402）1608（0603）2012（0805）产品规格命名方法：CBG 100505/、160808/ 201209、V 121 T ↓↓↓↓↓叠层片式规格尺寸材料阻抗包装方式通用型磁珠应指出的是，目前磁珠型号命名方法各生产厂有所不同，尚无统一的标准。
二、磁珠的结构特点铁氧体磁珠(Ferrite Bead) 是目前应用发展很快的一种抗干扰组件，廉价、易用，滤除高频噪声效果显着。
在电路中只要导线穿过它即可（我用的都是象普通电阻模样的，导线已穿过并胶合，也有表面贴装的形式，但很少见到卖的）。
当导线中电流穿过时，铁氧体对低频电流几乎没有什么阻抗，而对较高频率的电流会产生较大衰减作用。
高频电流在其中以热量形式散发，其等效电路为一个电感和一个电阻串联，两个组件的值都与磁珠的长度成比例。
滤波电容器共模电感和磁珠在EMC设计电路中作用及原理
滤波电容器共模电感和磁珠在EMC设计电路中作用及原理滤波电容器、共模电感、磁珠在EMC设计电路中是常见的身影，也是消灭电磁干扰的三大利器。
对于这这三者在电路中的作用，相信还有很多工程师搞不清楚。
本文从设计设计中，详细分析了消灭EMC三大利器的原理。
三大利器之滤波电容器尽管从滤除高频噪声的角度看，电容的谐振是不希望的，但是电容的谐振并不是总是有害的。
当要滤除的噪声频率确定时，可以通过调整电容的容量，使谐振点刚好落在骚扰频率上。
在实际工程中，要滤除的电磁噪声频率往往高达数百MHz，甚至超过1GHz。
对这样高频的电磁噪声必须使用穿心电容才能有效地滤除。
普通电容之所以不能有效地滤除高频噪声，是因为两个原因，一个原因是电容引线电感造成电容谐振，对高频信号呈现较大的阻抗，削弱了对高频信号的旁路作用；另一个原因是导线之间的寄生电容使高频信号发生耦合，降低了滤波效果。
穿心电容之所以能有效地滤除高频噪声，是因为穿心电容不仅没有引线电感造成电容谐振频率过低的问题，而且穿心电容可以直接安装在金属面板上，利用金属面板起到高频隔离的作用。
但是在使用穿心电容时，要注意的问题是安装问题。
穿心电容最大的弱点是怕高温和温度冲击，这在将穿心电容往金属面板上焊接时造成很大困难。
许多电容在焊接过程中发生损坏。
特别是当需要将大量的穿心电容安装在面板上时，只要有一个损坏，就很难修复，因为在将损坏的电容拆下时，会造成邻近其它电容的损坏。
三大利器之共模电感由于EMC所面临解决问题大多是共模干扰，因此共模电感也是我们常用的有力元件之一，共模电感是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件，它由两个尺寸相同，匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上，形成一个四端器件，要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用，而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。
原理是流过共模电流时磁环中的磁通相互叠加，从而具有相当大的电感量，对共模电流起到抑制作用，而当两线圈流过差模电流时，磁环中的磁通相互抵消，几乎没有电感量，所以差模电流可以无衰减地通过。
开关电源适配器中磁珠的作用
开关电源适配器中磁珠的作用开关电源适配器中磁珠的作用当开关电源适配器的开关频率较高（100KHz及以上）时，在功率开关管导通时，高频变压器一次侧的分布电容和二次输出整流二极管的方向恢复过程，都会在开关管集电极产生尖峰电流。
二次输出整流二极管也会产生反向尖峰电流。
尖峰电流可能损坏功率开关管和整流二极管，还会产生开关噪声，增加电磁辐射。
虽然在整流二极管两端并上由阻容元件串联而成的RC吸收电路，能对开关噪声起到一定的抑制作用，但效果仍不理想，况且在电阻上还会造成功率损耗。
较好解决的办法是在功率开关管的集电极和二次输出整流电路中串联一只磁珠。
磁珠是近年来应用发展很快的一种抗干扰组件，廉价、易用，滤除高频噪声效果显着。
它是一种超小型的非晶合金磁性材料，其外形呈管状，引线穿心而过并胶合。
常见磁珠的外形尺寸有2.5*3mm,2.5*8mm,3*5mm等多种规格。
也有表面贴装的形式，但开关电源电路中很少用贴片磁珠，贴片磁珠广泛应用于:PDA、ISDN、ADSL、MP3、CD、DVD、手机、电脑、电视机、数码相机、摄像头、收录机、对讲机、EL 背光驱动、遥控玩具、传真机、激光打印机及电子钟表等通讯和消费类电子领域。
贴片磁珠是由铁氧体材料和导体线圈组成的叠层型独石结构。
由于是在高温下烧结而成，因而致密性好、可靠性高。
两端的电极由银/镍/焊锡三层构成，可满足再流焊和波峰焊的要求。
开关电源适配器中使用的磁珠，电感量一般为几至十几微亨。
磁珠的直流电阻非常小，一般是0.005~0.01欧姆。
通常噪声滤波器只能吸收已发生了的噪声，属于被动抑制型；磁珠的作用则不同，它能抑制尖峰电流的产生，因此属于主动抑制型，这是二者的根本区别。
磁珠除广泛用于高频开关电源外，还应用于其他电子电器、电子测量仪器，以及各种对噪声要求非常严格的电路中。
磁珠是EMC设计中常使用的元件，在EMC对策中占重要位置。
磁珠和电感在EMCEMI电路的作用
磁珠和电感在EMCEMI电路的作用磁珠是一种电子元器件，由铁氧体或磁性材料制成，通常具有一个或多个线圈穿过其孔内。
磁珠在EMC、EMI电路中主要起到以下几个作用：1.防止高频信号的波导现象：磁珠的线圈孔具有一定的电感性质，可以形成电磁感应场，进而阻碍高频信号在线路上的传播。
通过将磁珠串联到信号线路上，可以有效地抑制高频信号的波导现象，减少信号的辐射和传导。
2.滤波和抑制电磁干扰：磁珠能够对高频信号进行滤波和抑制。
由于磁珠具有一定的电感和电阻，可以形成一个带通滤波器，对高频信号进行滤波和抑制，从而减少其在线路中的传播和辐射。
同时，磁珠的电阻特性还可以吸收和消散电磁干扰，保护其他设备免受干扰。
3.增加传导电容：磁珠通过线圈穿过的方式，可以将信号线路与地面或其他线路形成电容耦合，从而增加传导电容。
这样可以降低信号线路的电压和电流变化对地面或其他线路的干扰，提高电路的抗干扰能力。
电感是一种储存电能的元器件，其主要作用是阻碍变化电流的流动。
在EMC、EMI电路中，电感主要发挥以下几个作用：1.抑制电流突变：电感的阻抗随着频率增加而增加，可以阻碍高频信号的流动。
当电路中的电流突变时，电感会阻碍这种变化电流的流动，从而起到抑制电磁干扰的作用。
2.滤波和降噪：电感可以形成LC滤波器，对高频信号进行滤波和降噪。
通过将电感串联到信号线路中，可以形成一个低通滤波器，将高频信号滤除，从而减少信号的辐射和传导，降低电磁干扰。
3.平衡电流：在差分信号传输中，电感可以平衡信号中的共模干扰。
通过将两个信号线圈串联，可以形成一个差模电感，将共模干扰抵消，提高信号的抗干扰能力。
总之，磁珠和电感在EMC、EMI电路中的作用主要是抑制高频信号的传导和辐射，滤除电磁干扰，并提高电路的抗干扰能力。
它们是保证电子设备满足EMC要求的重要组件。
关于EMC方面的建议
关于EMC方面的建议EMC（电磁兼容性）是指在一定的工作环境中，所需的电磁环境条件，产品不仅能够正常运行，而且不会产生或受到不可接受的干扰。
在EMC中，磁珠（Ferrite Beads）作为一种常用的EMC元器件，被广泛应用于电子设备的设计中。
本文将提供关于磁珠的一些建议，以帮助提高产品的EMC性能。
首先，正确选择磁珠材料对于EMC设计至关重要。
不同材料的磁珠具有不同的频率响应和阻抗特性。
因此，应根据产品的工作频率范围和EMC要求，选择合适的磁珠材料。
一般来说，铁氧体磁珠适用于低频范围（几十kHz至几百MHz），而镍锌磁珠适用于高频范围（几百MHz至GHz）。
其次，正确选择磁珠的尺寸和参数。
磁珠的尺寸和参数直接影响其阻抗特性和抑制频率范围。
在设计中，应根据电路的要求和EMC测试的结果，选择合适的磁珠大小和参数。
一般来说，较大的磁珠具有较低的阻抗和宽阻抗频带，适用于抑制低频信号，而较小的磁珠具有较高的阻抗和窄阻抗频带，适用于抑制高频信号。
此外，应合理布局和连接磁珠。
磁珠的布局和连接方式直接影响其抑制效果。
磁珠应尽量靠近干扰源和受干扰的器件，以最大限度地减少电磁辐射和抑制共模噪声。
此外，应注意磁珠的焊接方式和布线，确保连接可靠和电路完整。
另外，对于高频信号的抑制，可以采用多级磁珠滤波器。
多级磁珠滤波器可以通过串联多个磁珠来提高EMC性能。
其中，较大的磁珠用于抑制低频信号，较小的磁珠用于抑制高频信号。
这样可以实现更广泛的频率响应和更好的抑制效果。
最后，进行EMC测试和验证是确保产品符合EMC要求的必要步骤。
通过实际测试和验证，可以评估产品的EMC性能并发现潜在的问题。
在测试和验证中，应特别关注磁珠的性能和抑制效果，并根据测试结果进行必要的调整和改进。
综上所述，为了提高产品的EMC性能，应正确选择磁珠材料和参数，合理布局和连接磁珠，采用多级磁珠滤波器，并进行EMC测试和验证。
通过这些建议，可以有效提高产品的EMC性能，减少电磁干扰，提高产品的可靠性和稳定性。
磁珠在电路设计中的作用
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;
磁珠在电路设计中的作用
新晨阳电容电感
1.磁珠的单位是欧姆，而不是亨特，这一点要特别注意。因为磁珠的 单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的，阻抗的单位也是欧姆。 磁珠的DATASHEET上一般会提供频率和阻抗的特性曲线图，一般以 100MHz为标准，比如1000R@100MHz，意思就是在100MHz频率的时 候磁 珠的阻抗相当于600欧姆。
不同的铁氧体抑制元件，有不同的最佳抑制频率范围。通常磁导率越 高，抑制的频率就越低。此外，铁氧体的体积越大，抑制效果越好。 在体积一定时,长而细的形状比短而粗的抑制效果好，内径越小抑制 效果也越好。但在有直流或交流偏流的情况下，还存在铁氧体饱和的 问题，抑制元件横截面越大,越不易饱和,可承受的偏流越大。EMI吸 收磁环/磁珠抑制差模干扰时，通过它的电流值正比于其体积，两者 失调造成饱和，降低了元件性能;抑制共模干扰时，将电源的两根线 (正负)同时穿过一个磁环，有效信号为差模信号，EMI吸收磁环/磁 珠对其没有任何影响，而对于共模信号则会表现出较大的电感量。磁 环的使用中还有一个较好的方法是让穿过的磁环的导线反复绕几下， 以增加电感量。可以根据它对电磁干扰的抑制原理，合理使用它的抑 制作用。
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。
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磁珠在开关电源EMC设计中的应用
开关电源（Switching Power Supply）是一种能够将电能转换为特定
电压和电流输出的电源设备。
它具有体积小、效率高、重量轻的特点，因
此得到了广泛的应用。
然而，开关电源也存在着一些问题，例如电磁干扰（EMI）和电磁兼容性（EMC）问题。
为了解决这些问题，磁珠被广泛应用
于开关电源的EMC设计中。
磁珠是一种电磁学器件，具有一定的电感和电阻特性。
通过合理布局
和选择合适的磁珠，可以有效地抑制开关电源中的高频噪声和EMI。
下面
将从两个方面介绍磁珠在开关电源EMC设计中的应用。
一、电源端的磁珠应用
在开关电源的输入端和输出端都需要使用磁珠来抑制高频噪声和EMI。
在输入端，磁珠被应用于输入滤波电路中，用于滤除电源线上的高频噪声。
磁珠通常与电容并联使用，形成LC滤波网络。
通过合理选择电感值和阻
尼电阻，可以使磁珠在一定频率范围内形成高阻抗，从而抑制高频噪声的
传播，保护输入电源免受外界EMI的干扰。
在输出端，磁珠被用作输出滤波电路的一部分。
开关电源输出的脉冲
信号经过滤波电路转变为平滑的直流信号，磁珠被应用于这个滤波电路中，用于抑制高频噪声和EMI。
与输入端的应用类似，磁珠和滤波电容并联使用，形成LC滤波网络。
通过合适的选择和布局，磁珠可以有效地抑制输
出端的高频噪声，提高开关电源的EMC性能。
二、信号线的磁珠应用
在开关电源的EMC设计中，除了电源线外，信号线也是需要注意的部分。
信号线上的高频噪声和EMI同样会对开关电源的性能产生不良影响。
因此，磁珠也被应用于信号线的EMC设计中。
一种常见的应用是在开关电源的控制电路中使用磁珠。
控制电路负责监测和调整开关电源的输出电压和电流，因此其稳定性和可靠性对整体性能十分重要。
磁珠被用于控制电路的供电部分，抑制高频噪声和EMI的干扰，确保控制电路的正常运行。
此外，磁珠也可以应用于开关电源输出信号线的EMC设计中。
开关电源输出的信号经过放大和调整后送往载体设备，磁珠可以用于抑制高频噪声和EMI的传播，保证信号的清晰和可靠。
综上所述，磁珠在开关电源的EMC设计中具有重要的应用价值。
它可以抑制高频噪声和EMI的传播，保证开关电源的性能和稳定性。
在应用磁珠时，需要合理选择和布局，考虑电感值、阻尼电阻等因素，从而实现对高频噪声和EMI的最佳抑制效果。
开关电源EMC设计中磁珠的应用不仅提高了电源的抗干扰能力，也符合现代电子产品对小型化和高性能的要求。