磁珠及其在开关电源中的应用
磁珠的性能特点及选择方法
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（ 北科 技 大 学 ，河 北 石 家庄 ０ ０ ５ ） 河 ５０４
摘 要： 介绍磁珠 在开 关 电源 中的应 用 ，重点 阐述磁 珠 的性 能特 点及选 择 方法。 关键词 ： 磁珠 ；噪 声 ；阻抗 特性 ；电磁 干扰
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磁珠在电路中的使用方法
磁珠在电路中的使用方法引言磁珠是一种常用的电子元件，广泛应用于电路设计和电子装配中。
它具有独特的磁性和导电性能，可以在电路中发挥重要作用。
本文将介绍磁珠的基本原理、特点以及在电路中的使用方法。
一、磁珠的基本原理和特点1.磁性特点-磁珠具有一定的磁性，可以对电磁信号进行滤波和隔离。
-磁珠可以吸附磁性材料，如铁磁性材料，以增强磁性效果。
2.导电特点-磁珠是一种金属材料，具有良好的导电性能。
-磁珠可以作为电路的导电通路，用于连接和传递电流。
二、磁珠在电路设计中的应用1.磁珠的滤波作用-磁珠可以用于滤除电磁干扰信号，提高电路的抗干扰能力。
-在电路的输入端或输出端串联磁珠，可以有效滤除高频噪声信号。
2.磁珠的隔离作用-磁珠可以用于隔离电路的不同部分，避免信号互相干扰。
-在信号传输线路上串联磁珠，可以有效隔离不同模拟信号或数字信号。
3.磁珠的补偿作用-磁珠可以在电路中起到补偿电感的作用，调节电路的频率响应。
-在需要改变电路频率特性的场合，可以选择合适的磁珠进行串联或并联。
三、磁珠的选型和布局1.选型注意事项-根据电路的具体需求和频率特性选择合适的磁珠型号。
-考虑磁珠的电感、阻抗和最大电流等参数，确保符合电路设计要求。
2.磁珠的布局和连接-根据电路的布局和连接需求，合理选择磁珠的位置和方向。
-注意磁珠与其他元件的防干扰安装间隔，避免信号串扰和电磁干扰。
四、实际案例分析以手机音频接口电路设计为例，介绍磁珠在实际应用中的使用方法和效果。
1.磁珠的选型-根据手机音频接口电路的频率特性，选用合适的磁珠型号。
-考虑手机音频接口的通信频率范围和阻抗匹配要求，选择合适的磁珠。
2.磁珠的布局和连接-在手机音频接口线路的输入端和输出端分别串联磁珠。
-确保磁珠的方向、位置和连接正确，以提高音频传输质量和抗干扰能力。
3.实际效果分析-磁珠的应用可以有效滤除音频接口中的干扰信号，提高音频传输质量。
-磁珠还可以消除外部磁场对音频信号的干扰，提高手机音频接口的稳定性。
磁珠在开关电源EMC设计中的应用
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。
磁珠的原理应用电路
磁珠的原理应用电路简介磁珠是一种电子元件，它具有通过磁性材料来操控电流和磁场的特性。
磁珠在电子电路设计中具有广泛的应用，包括滤波、隔离、电源稳压等方面。
本文将介绍磁珠的工作原理以及在电路中的应用。
磁珠的工作原理磁珠的工作原理基于其磁性材料的特性。
磁珠通常由磁导体材料和绝缘材料制成，通过在电路中应用磁场的作用，来调整电流的通路以及滤波效果。
磁导体材料具有磁导率较高的特性，可以吸收和释放磁场。
当电流通过磁导体材料时，会在磁珠周围产生一个磁场。
这个磁场可以被隔离或吸收，从而影响电路中其他部分的电流通路。
绝缘材料主要用于隔离磁导体材料，确保电路中的其他部分不会受到磁场的干扰。
绝缘材料通常具有良好的绝缘性能和耐高温性能，以保证磁珠在电路中的稳定工作。
磁珠在电路中的应用磁珠在电路中有多种应用。
以下是一些常见的应用场景：1.滤波器：磁珠作为滤波器的一部分，可以用于去除电路中的高频噪声。
通过选择合适的磁珠材料和设计参数，可以将高频信号的干扰滤除，从而提高电路的信号质量。
2.隔离器：磁珠可以用于电路的隔离，将不同部分之间的信号完全隔离开来，从而提高电路的稳定性和安全性。
隔离器常用于保护敏感电子元件免受辐射干扰或高电压损坏。
3.电源稳压：磁珠可以用作电源稳压电路的一部分。
由于其磁导体材料的特性，磁珠可以吸收电源中的电流峰值，并提供稳定的电流输出。
这样可以有效地保护其他部分的电子元件不受电流突变的影响。
4.电流传感器：磁珠还可以用作电路中的电流传感器。
通过测量磁导体材料周围的磁场强度，可以间接地了解通过磁珠的电流大小。
这在某些应用中非常有用，比如电力监测和电流控制。
总结磁珠是一种在电子电路设计中广泛应用的元件，其通过利用磁性材料的特性来操控电流和磁场。
磁珠在滤波、隔离、电源稳压和电流传感等方面具有重要的作用。
掌握磁珠的工作原理以及合理应用于电路设计中，可以提高电路的稳定性和性能。
以上内容仅为磁珠的原理应用电路的简要介绍，磁珠的应用还有很多领域和功能，需要根据具体的设计需求来选择合适的磁珠材料和参数。
磁珠一般额定电压
磁珠的额定电压磁珠，作为一种在电子电路中广泛应用的被动元件，其主要功能在于抑制高频噪声和电磁干扰（EMI）。
在电路设计中，磁珠的额定电压是一个至关重要的参数，它关系到磁珠能否在特定的工作环境中稳定、有效地发挥作用。
本文将从磁珠的基本工作原理、额定电压的选择原则、以及在电路中的应用等方面进行深入的探讨。
一、磁珠的工作原理磁珠，又称铁氧体磁珠，其主要由铁氧体材料和导体线圈组成。
当电流通过磁珠时，会在铁氧体材料中产生磁场，进而对电流产生阻碍作用。
这种阻碍作用随着频率的升高而增强，因此磁珠在高频段表现出较大的阻抗，从而有效地抑制高频噪声和干扰信号。
二、磁珠的额定电压额定电压是磁珠的一个重要参数，它指的是磁珠在正常工作条件下所能承受的最大电压。
选择适当的额定电压对于保证磁珠的性能和稳定性至关重要。
一般来说，磁珠的额定电压应高于其在电路中的实际工作电压，以确保其在工作过程中不会发生击穿或损坏。
在选择磁珠的额定电压时，需要考虑以下几个因素：1. 电路的工作电压：磁珠的额定电压应高于电路的最大工作电压，以留有一定的安全裕量。
2. 瞬态电压：在电路中，由于开关操作、雷电感应等原因，可能会产生瞬态高压。
因此，在选择磁珠时，还需要考虑其能否承受这些瞬态电压的冲击。
3. 环境温度：磁珠的阻抗和额定电压都会受到环境温度的影响。
在高温环境下，磁珠的阻抗可能会降低，而额定电压也会相应下降。
因此，在高温环境下工作的电路，应选择具有较高额定电压的磁珠。
三、磁珠在电路中的应用磁珠在电路中的应用主要体现在以下几个方面：1. 高频噪声抑制：在高速数字电路、开关电源等应用中，由于电路中的高速开关操作，会产生大量的高频噪声。
这些噪声如果不加以抑制，会对电路的正常工作造成干扰，甚至导致电路失效。
磁珠作为一种高频噪声抑制元件，可以有效地吸收和滤除这些噪声，提高电路的抗干扰能力。
2. EMI滤波：在电子设备中，为了防止电磁干扰（EMI）对周围设备的影响，通常需要在电源线和信号线上加入滤波器。
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。
磁珠的作用
磁珠的作用在成品电路板上，我们会看到一些导线或元件的引脚上套有黑色的小磁环，这就是本文要介绍的磁珠。
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。
铁氧体材料的特点是高频损耗非常大，具有很高的导磁率，使电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生的电容最小。
当磁珠中有电流穿过时，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的衰减。
对于抑制电磁干扰用的铁氧体，最重要的性能参数为磁导率μ和饱和磁通密度Bs。
它的等效电路为一个电感和一个电阻串联，两个元件的值都与磁珠的长度成比例。
当导线穿过这种铁氧体磁芯时，所构成的电感阻抗是随着频率的升高而增加。
高频电流在其中以热量形式散发。
在低频段，阻抗由电感的感抗构成。
低频时R很小，磁芯的磁导率较高，因此电感量较大，L起主要作用，电磁干扰被反射而受到抑制，并且这时磁芯的损耗较小．整个器件是一个低损耗，高Q特性的电感。
这种电感容易造成谐振．因此在低频段有时可能出现使用铁氧体磁珠后，干扰增强的现象。
在高频段，阻抗由电阻成分构成，随着频率升高，磁芯的磁导率降低，导致电感的电感量减小，感抗成分减小。
这时磁芯的损耗增加，电阻成分增加，导致总的阻抗增加。
当高频信号通过铁氧体时，电磁干扰被吸收并转换成热能的形式耗散掉。
铁氧体磁珠广泛应用于印制电路板，如在印制板的电源线入口端套上磁珠(较大的磁环)，就可以滤除高频干扰。
铁氧体磁环或磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频干扰和尖峰干扰，它也具有吸收静电放电脉冲干扰的能力。
电感是储能元件，而磁珠是能量转换(消耗)器件。
电感多用于电源滤波回路，侧重于抑制传导性干扰；磁珠多用于信号回路，主要用于EMI(电磁兼容)方面。
磁珠用来吸收超高频信号，例如在一些RF电路、PLL、振荡电路、含超高频存储器电路等，都需要在电源输入部分加磁珠。
磁珠的单位是欧姆，是按照它在某一频率下产生的阻抗来标称的。
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。
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磁珠及其在开关电源中的应用
由于电磁兼容的迫切要求，电磁干扰(EMI)抑制元件获得了广泛的应用。
然而实际应用中的电磁兼容问题十分复杂，单单依靠理论知识是完全不够的，它更依赖于广大电子工程师的实际经验。
为了更好地解决电子产品的电磁兼容性这一问题，还要考虑接地、电路与PCB板设计、电缆设计、屏蔽设计等问题[1] [2]。
本文通过介绍磁珠的基本原理和特性来说明它在开关电源电磁兼容设计中的重要性与应用，以期为设计者在设计新产品时提供必要的参考。
1 磁珠及其工作原理
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。
电磁干扰滤波器中经常使用的一类磁芯就是铁氧体材料，许多厂商都提供专门用于电磁干扰抑制的铁氧体材料。
这种材料的特点是高频损耗非常大，具有很高的导磁率，它可以使电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生的电容最小。
铁氧体材料通常应用于高频情况，因为在低频时它们主要呈现电感特性，使得损耗很小。
在高频情况下，它们主要呈现电抗特性并且随频率改变。
实际应用中，铁氧体材料是作为射频电路的高频衰减器使用的。
实际上，铁氧体可以较好的等效于电阻以及电感的并联，低频下电阻被电感短路，高频下电感阻抗变得相当高，以至于电流全部通过电阻。
铁氧体是一个消耗装置，高频能量在上面转化为热能，这是由它的电阻特性决定的。
对于抑制电磁干扰用的铁氧体，最重要的性能参数为磁导率和饱和磁。