磁珠磁环的失效与选型
磁环的选型及使用方法
磁环的选型及使用方法最近经常有不少客户问起磁环的选型及使用方法，说下关于一些电器及连接线的电磁干扰，导致通讯设备死机。
磁环的选型及使用方法的问题，为了解决上述的问题，尝试了隔离控制信号和隔离通讯信号，但都以失败告终。
最后采用磁环抑制信号线上的电磁干扰才最终解决了问题。
1、简介吸收磁环，又称铁氧体磁环，简称磁环。
它是电子电路中常用的抗干扰元件，对于高频噪声有很好的抑制作用，一般使用铁氧体材料（Mn－Zn）制成。
这种材料的特点是高频损耗非常大，具有很高的导磁率，最重要的参数为磁导率μ和饱和磁通密度Bs。
磁环较好地解决了电源线，信号线和连接器的高频干扰抑制问题，而且具有使用简单，方便，有效，占用空间不大等一系列优点，用铁氧体抗干扰磁心来抑制电磁干扰(EMI)是经济简便而有效的方法，已广泛应用于计算机等各种军用或民用电子设备。
2、磁环的选型及使用方法（1）关于匝数匝数越多，抑制低频干扰效果越好，抑制高频噪声作用较弱。
实际使用当中磁环匝数要根据干扰电流的频率特点来调整。
当干扰信号频带较宽时，可以在电缆上套两个磁环，每个磁环绕不同的匝数，这样可以同时一种高频干扰和低频干扰。
并不是阻抗越大，对干扰信号的抑制效果越好，因为实际磁环上存在寄生电容，这个寄生电容与电感并联，但遇到高频干扰信号时，这个寄生电容将磁环的电感短路，失去作用。
（2）计算物理部分（磁环酷似空心圆柱）：截面积：A = （OD-ID）*HT/2 (cm2)平均（有效）磁路长度：l = (OD-ID)*π*2 / 2 (cm)内部体积：V = A *l (cm3)电磁部分：电感：L = (μ*4π*N2*A*10-2) / l (μH)最大磁通量：B = E * 108 /（N*A)磁力：H = 4*π*N*I/l磁导率：µ = B/H变量解释：OD：磁环外径cmID：磁环内劲cmHT：磁环高度cmI：电流E：电压磁导率也有如下公式：µ=µo*µr（磁环磁导率）其中µo是真空中的磁导率4∏*10-7 H/m, µr= 47 H/m（磁环相对真空的磁导率）一般给的参数为电感系数AL，可以根据公式AL = L / N2来求出电感磁环使用方法：不同频率下磁环有不同的阻抗特性，一般低频是阻抗很小，高频时阻抗急剧升高。
磁珠的选择
磁珠的选择磁珠主要用于EMI差模噪声抑制，他的直流阻抗很小，在高频下却有较高阻抗，一般说的600R是指100MHZ测试频率下的阻抗值。
选择磁珠应考虑两方面：一是电路中噪声干扰的情况，二是需要通过的电流大小。
要大概了解噪声的频率、强度，不同的磁珠的频率阻抗曲线是不同的，要选在噪声中心频率磁珠阻抗较高的那种。
噪声干扰大的要选阻抗高一点的，但并不是阻抗越高越好，因为阻抗越高DCR也越高，对有用信号的衰减也越大。
但一般也没有很明确的计算和选择的标准，主要看实际使用的效果，120R-600R之间都很常用。
然后要看通过电流大小，如果用在电源线部分则要选额定电流较大的型号，用在信号线部分则一般额定电流要求不高。
另外磁珠一般是阻抗越大额定电流越小。
磁珠的选择要根据实际情况来进行。
比如对于3。
3V、300mA电源，要求3。
3V不能低于3。
0V，那么磁珠的直流电阻DCR就应该小于1R，这种情况一般选择0。
5R，放置参数漂移。
对噪声的抑止能力来说，如果要求对于100MHZ的、300mVpp的噪声，经过磁珠以后达到50mVpp的水平，假设负载为45欧姆，那么就应该选择225R@100Mhz,DCR<1R的磁珠楼上的,45欧的阻抗是怎么估计出来的?225R又是怎么算出来的？(45ohm/50mV)*250mV=225ohm首先你要知道你要滤除的噪声的频段，然后选一个在该频段选一个合适的阻抗（实际的可以通过仿真得出大概要多大，仿真模型可以向厂商要），第二步确定该电路通过的最大电流，电路流过的电流确定了也意味着你要选多大额定电流的磁珠，接下来是确定磁珠的DCR（直流阻抗），根据后一级电路电压供电的范围就能算出允许的磁珠的DCR的范围。
封装的话自己看着办了。
最后提醒一下啊，磁珠的阻抗在你加电压后和规格书上的有点差别要正确的选择磁珠，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就可以判断。
磁环选型攻略及EMC整改技巧
磁环选型攻略及EMC整改技巧如下图所示，本文将从四个方面对磁环进行阐述：一、磁环的应用场景首先，我们来看几张图片：图1：显示屏VGA线图2：适配器连接线图3：USB通信线这三根线都是我们生活中常见的供电线或通信线，它们都有一个特点，就是连接线上都有很突出的一部分，这突出的部分是什么呢？毫无疑问这就是加的磁环。
磁环是电子产品中常用的抗干扰元件，对于高频噪声有很好的抑制作用。
一般使用铁氧体材料（Mn-Zn）制成。
磁环在不同的频率下有不同的阻抗特性，一般在低频时阻抗很小，当信号频率升高时，磁环表现的阻抗急剧升高，在EMC工程设计中，磁环作用显著而被广泛适用。
二、磁环的工作原理图4：磁环等效电路如图4所示，磁环在应用中的等效电路。
L为等效电感，R为线缆的等效直流阻抗，C为绕线之间产生的分布电容，这个分布电容要特别注意，它会降低高频滤波性能。
图5：磁环的阻抗曲线如图5所示，磁环在未饱和的情况下，信号频率越高，其对应的阻抗越高，当频率超过谐振点时，阻抗会呈现下降趋势。
图6：EMC整改常用的扣式磁环扣式磁环与铁氧体的最大区别在于它具有很大的损耗，用这种扣式磁环制作的电感，其特性更接近电阻。
它是一个电阻值随着频率增加而增加的电阻，当高频信号通过铁氧体磁环时，电磁能量以热的形式耗散掉。
三、磁环的分类1、铁氧体磁环一般锰锌环涂绿色；铁氧体磁环主要包括镍锌铁氧体磁环和锰锌铁氧体磁环。
按磁导率可分为两类：一是，镍锌铁氧体磁导率在100-1000之间，被称为低导磁环；二是，锰锌铁氧体磁环材料的磁导率一般在1000以上，被称为高导磁环。
图7：锰锌铁氧体高导率磁环镍锌铁氧体磁环一般用于各种线材，电路板端，电脑设备中抗干扰。
锰锌铁氧体磁环，磁导率很大，这种磁环，通常用来绕制共模电感，抑制电源接口低频共模传导干扰。
图8：共模电感一般共模电感抑制频段在500K-30M之间，滤波频段要比铁粉芯差模电感高。
通常情况下，材料磁导率越低，适用的频率范围越宽；材料磁导率越高，适用的频率范围越窄。
磁珠选型参数
磁珠选型参数摘要：一、磁珠概述二、磁珠选型参数的重要性三、磁珠选型参数详解1.磁珠材质2.磁珠尺寸3.磁珠磁感应强度4.磁珠电阻5.磁珠频率响应四、选型实战案例分析五、总结与建议正文：一、磁珠概述磁珠，作为一种电子元器件，广泛应用于电子电路中的滤波、耦合、振荡等环节。
它主要由磁性材料制成，具有较高的磁导率和高频阻抗特性。
在众多磁性元器件中，磁珠因其独特的性能而在电子领域占据一席之地。
二、磁珠选型参数的重要性在实际应用中，磁珠的选型至关重要。
一个合适的磁珠不仅能保证电路的正常工作，还能提高整个系统的性能。
因此，了解和掌握磁珠的选型参数显得尤为重要。
三、磁珠选型参数详解1.磁珠材质：磁珠的材质直接影响到其磁性能和稳定性。
常见的磁珠材质有铁氧体（Ferrite）、陶瓷（Ceramic）和金属（Metal）等。
在选型时，需根据实际应用场景选择合适的材质。
2.磁珠尺寸：磁珠的尺寸包括直径、长度和厚度等。
尺寸的选择需结合电路需求和空间限制来确定。
一般来说，磁珠直径越大，容值越大，但体积也越大；长度和厚度的影响则相对较小。
3.磁感应强度：磁感应强度是磁珠的一个重要性能指标，影响着磁珠的磁性能和阻抗特性。
在选型时，需根据电路需求选择合适的磁感应强度。
4.磁珠电阻：磁珠电阻决定了其对交流信号的阻抗特性。
电阻越小，高频性能越好。
但在实际应用中，电阻过小可能导致磁珠发热过多，因此需综合考虑电路需求和散热条件来选择合适的电阻。
5.磁珠频率响应：磁珠的频率响应反映了其在不同频率下的性能表现。
高频响应越好，磁珠对高频信号的抑制能力越强。
在选型时，需根据电路中信号的频率范围选择合适的磁珠。
四、选型实战案例分析以一款手机射频电路为例，需选用一款磁珠来抑制高频干扰。
根据电路需求，可筛选出如下参数：磁珠材质为铁氧体，直径为3mm，长度为10mm，磁感应强度为0.1T，电阻为100Ω，频率响应范围为100kHz～1.7GHz。
五、总结与建议磁珠选型是电子设计中不可或缺的一环。
磁珠的选型和使用
磁珠的选型的使用磁珠主要特性参数：1.阻抗IzI600@100MHz（ohm）：这里指100MHz频率下的交流阻抗位600ohm；2.DRC直流阻抗（最好小于1ohm）：低的DRC可以保证最小压降，带载能力强；3.额定电流：表示磁珠正常工作时允许的最大电流；4.阻抗频率曲线：如下图一般来说频率越高阻抗越大，但是有个极值点。
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,滤它功能主要是消除存在于传输线结构（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）。
电源线去噪是磁珠常见的应用场景，硕凯电子小编给大家总结几点，电源线去噪时，磁珠的选型要点：从构成上来看，磁珠是由氧磁体组成，而电感则是由磁芯和线圈组成。
从原理上来看，磁珠是把交流信号转化为热能，电感是把交流存储起来并缓慢释放出去。
从功能上来看，磁珠是用来吸收超高频信号（例如RF电路，PLL，振荡电路等），而电感是一种储能元件，用在LC振荡电路、中低频滤波电路等，其应用频率范围很少超过50MHz。
面对复杂的电路工作，要如何在万千磁珠中选中合适你的那一颗呢？今天行业老鸟手把手教你磁珠选型大法，拿稳了！磁珠选型大法（电源线去噪or信号线去噪）对症下药是医者原则，行业老鸟表示不服：磁珠选型也要对症下药！磁珠的应用场景分为电源线去噪和信号线去噪这两种，因此选型也要区别对待：用于电源线去噪时应注意以下几点第一，你要知道开关电源的工作频率。
一般来讲，电源产生的辐射EMI噪声，通常在小于100MHz-300MHz之间。
因此，选磁珠要选峰值频率小于300MHz低频型的磁珠。
第二，你要知道电源的工作电流。
对于那些放置于开关或非直流信号的磁珠，通常要讲交流信号转换有效值，以此来选择磁珠的额定电流。
额定电流值也是电源线磁珠最大的选择要点。
磁珠的选用
磁珠的选用磁珠的选用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 就是说对100M频率的信号有1000欧姆的电阻；再比如 2012B601，就是指在100MHz的时候磁珠的阻抗相当于600欧姆。
2.普通滤波器是由无损耗的电抗元件构成的，它在线路中的作用是将阻带频率反射回信号源，所以这类滤波器又叫反射滤波器。
当反射滤波器与信号源阻抗不匹配时，就会有一部分能量被反射回信号源，造成干扰电平的增强。
为解决这一弊病，可在滤波器的进线上使用铁氧体磁环或磁珠套，利用滋环或磁珠对高频信号的涡流损耗，把高频成分转化为热损耗。
因此磁环和磁珠实际上对高频成分起吸收作用，所以有时也称之为吸收滤波器。
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；抑制以常用于电源滤波的HH-1H3216-500为例，其型号各字段含义依次为：HH 是其一个系列，主要用于电源滤波，用于信号线是HB系列；1 表示一个组件封装了一个磁珠，若为4则是并排封装四个的；H 表示组成物质，H、C、M为中频应用（50－200MHz），T低频应用（50MHz），S高频应用（200MHz）；3216 封装尺寸，长3.2mm，宽1.6mm，即1206封装；500 阻抗（一般为100MHz时），50 ohm。
其产品参数主要有三项：阻抗[Z]@100MHz (ohm) : Typical 50, Minimum 37; ?? 直流电阻 DC Resistance (m ohm): Maximum 20;额定电流 Rated Current (mA): 2500.。
开关电源中磁珠的特性与选用原则
开关电源中磁珠的特性与选用原则1、磁珠的特性开关电源尤其是大功率开关电源，它们的工作频率一般为100kHz，有的高达1MHz。
在高频的作用下，电源的输出整流管，在关断期间反向恢复过程中，会产生噪声和反向峰值电流，非常容易击穿整流二极管或MOS管，还容易在二极管或MOS管导通期间向外辐射高频率的干扰信号。
人们虽然在整流二极管的两端并联阻容元件组成高频旁路电路，但作用效果不太理想。
相反，由于增加了电阻、电容，在高频率的作用下造成损耗。
近年来，研发人员找到在二次侧滤波器输出线上套上一只磁珠，有力地抑制了噪声和干扰信号，还具有静电脉冲吸收能力。
磁珠的主要原料为铁氧体，是一种晶体结构亚铁磁性材料，它在低频时呈现电感特性，损耗很小；在高频时呈现电抗特性抵抗高频辐射。
它的性能参数与铁氧体磁心一样，为磁导率和磁通密度。
当导体穿过铁氧体磁心时，所形成的电抗是随着频率升高而增加，不同的频率其受理作用不一样。
磁珠在高频下的磁导率较低，电感量也小，干扰电磁波吸收很大；在低频时作用相反。
总而言之，磁珠器件具有低损耗、高品质因数的特性，可防止电磁辐射。
2、磁珠的主要参数（1）标准值磁珠的单位是按照在某一频率下所产生的阻抗来标定的，它的单位是Ω，一般以100MHz为标准。
如2012B601是指100MHz磁珠的阻抗为600Ω。
（2）额定电流是保证电路正常工作允许通过的电流。
（3）感抗磁珠在100MHz的高频下，在一闭环电路里，磁珠的两端所产生的电感量。
电感量的大小表示储能的能力大小。
（4）Q值品质因数。
（5）自谐振频率由于电感有分布电容的作用，将形成LC振荡电路而起振，称之为自谐振频率。
（6）超载电流表示电感器正常工作时的最大电流的2.2倍。
（7）封装形式及尺寸在PCB上多使用表贴封装元器件，这种形式具有良好的闭合磁路和电磁特性。
（8）磁通量磁珠在低频下承受电流越大，感抗随交流变化而呈容抗，磁珠发热而造电路损耗。
初始磁通量与品质因数Q得不到平衡。
磁珠选型规范
磁珠选型规范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。
磁珠的电路符号不要画成电感，建议原理图标识、位号都有所区别，让读图者，可以轻易的看出使用的是磁珠。
一、磁珠的型号命名方法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：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）。
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。
磁珠种类很多，制造商应提供技术指标说明，特别是磁珠的阻抗与频率关系的曲线。
有的磁珠上有多个孔洞，用导线穿过可增加组件阻抗（穿过磁珠次数的平方），不过在高频时所增加的抑制噪声能力不可能如预期的多，而用多串联几个磁珠的办法会好些。
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EMI/EMC设计
工程师博客：磁珠磁环的失效与选型
上网时间:2011年12月28日
磁珠磁环的主要失效机理是机械应力和热应力。
作为导磁材料，磁珠磁环的脆性较强，在受到外部机械应力(如冲击、碰撞、PCB翘曲)的时候，磁珠本体易出现裂纹。
因此磁珠和磁环的使用需要注意以下事项：
1.磁珠在PCB板上布局安装时，不得在直插接插件的3cm范围内，平插接插件不受此限制；
2.磁环在导线上安装后，需要进行固定，固定材料使用硅胶，热熔后粘接方式固定；
3.磁珠的失效机理之一是热失效，失效的原因是磁珠上通过了较大的电流，电流在磁珠的直流电阻Rdc
上产生热耗(Q=I2*Rdc)，热量较大不能及时被散掉，会导致磁珠整体受热不均匀，从而产生内应力导致出现裂纹，裂纹的出现，使导磁材料的导磁性能受到损伤，因此高频波动信号在导磁材料上的磁力线传输受到影响，使滤波效果变差。
示例：电源额定电压3.3V、额定电流300mA，电路板上的远端IC要求电源电压最低不得低于3.0V，并且要求对于100MHZ、300mVpp的噪声，经过磁珠滤波后能达到50mVpp的水平，请问磁珠应如何选型？解：
①则对于100MHz的信号，300mV的噪声需要滤波后衰减到50mV，意即在磁珠上分压要达到250mV，假设负载RL=50Ω，如(图1)。
则Rac/RL=250/50，其中RL=50Ω，得Rac=250Ω(在100MHz时)
②电源额定电流300mA，降额系数按照0.75，则选择最小额定电流不低于300mA/0.75=400mA的磁珠；
③IC要求电源电压最低不得低于3.0V，则磁珠上直流电阻Rdc上的最大压降须不大于0.3V，如(图2)，即300mA*Rdc<0.3V，得Rdc<1Ω。
④综上计算，得出为满足题目要求的条件，需选择磁珠指标符合以下要求：Rac≥250Ω(在100MHz时)、额定电流不低于400mA、Rdc<1Ω。
作者：武晔卿
介绍：
1、滤波器设计生产
2、电路板及元器件故障检测分析仪器
3、EMC整改/可靠性问题整改/失效分析
4、电子+机械+嵌入式软件可靠性技术服务。
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此文章源自《电子工程专辑》网站:
/ART_8800658488_480601_NT_1ded4333.HTM /ART_8800658488_480601_NT_1ded4333.HTM
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