各位同学大家好,欢迎继续做客电子工程学习圈,今天我们继续来讲这本书,硬件系统工程师宝典。上篇我们说到常用的电容种类有铝电解电容、钽电容、陶瓷电容、OSCON固态电容和薄膜电容,应用时都有各自的特点;电感可分为电源电感、低频信号电感和高频信号电感,选型时还需要考虑电感值、直流电阻、额定电流和谐振频率。今天来看看磁珠的特性和选型。
磁珠特性分析
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。如一些RF电路、PLL、振荡电路、含超高频存储器电路(DDR、SDRAM等)都需要在电源输入部分加磁珠。一般磁珠选型时要根据要处理的信号频带范围进行初步的选型,确定磁珠所采用的材质,磁珠根据材料可以分为B材质、R材质、S材质、Y材质、D材质,不同材质的频率阻抗特性如下图所示:
不同材质的频率阻抗特性
上图中,不同材质的磁珠,其阻抗特性的信号频带范围各有特点,满足不同的信号处理需求。
磁珠的等效电路
磁珠的等效电路如下图所示:
磁珠的等效电路
磁珠包含电阻和电抗两种成分,其中的电抗成分用X表示,电阻成分用R来表示。这里以MPZ160S600A的频率阻抗特性为例,如下图所示:
MPZ1608S600A的频率阻抗特性曲线
从上图中可以看出,在低频段时,磁珠阻抗Z中X感抗起主要作用,起反射噪声的作用;在高频端时,磁珠阻抗Z中,R起主要作用,起吸收噪声并转变为热能的作用。两种特性的转折点为R和X曲线的转折点,那么磁珠在选型时,当用于滤除噪声时,噪声的频率范围要大于转折点频率,让噪声频带范围处于磁珠的电阻性频带范围内,从而吸收噪声并转化为热能;当磁珠用于信号滤波时,信号的频带范围要小于转折点频率,让信号的频带范围落于磁珠感性作用范围内,减少信号的衰减。
磁珠选型还要关注什么?
磁珠选型时,还要关注磁珠的自谐振频率,磁珠的谐振频点越低,电路因谐振而产生的波形振荡越小,谐振频点越高波形振荡越大。另外,磁珠选型时还要关注磁珠的额定电流和直流电阻,例如下图所示,是磁珠额定电流随温度变化的关系图,当温度上升到85℃后,额定电流会急速下降。因此,在使用磁珠时要注意,避免磁珠过热失效。
磁珠额定电流值随温度的变化
磁珠与电感的异同
通过了解了磁珠和电感的特性,磁珠和电感在选型时都会考虑到以下几点:
1.频率特性曲线;磁珠是频率和阻抗特性曲线;电感是频率和感值的频率特性曲线及频率和Q值的特性曲线。
2.直流电阻:因直流电阻的存在会产生一定的压降。
3.额定电流:过流会对器件造成损伤,因此工作时电流要小于额定电流。
电感与磁珠的不同有如下几个方面:
1.处理噪声的方式不同:电感与电容可组成LC低通滤波电路,电容给高频噪声一个低阻抗的路径将噪声导到地平面上。那么,电感在处理噪声时没有从根本上清除噪声;而磁珠对于高频噪声表现为电阻性,吸收高频噪声并转换成热能。
2.自身是否会产生自激:电感与电容组成LC滤波,两者可能会产生自激;而磁珠是耗能元件,不会产生自激。
3.滤波频率范围不同:电感对不超过50Mhz的低频段时,滤波效果较好;而磁珠由于电阻特性吸收高频噪声,滤波的频率范围要远大于电感。
4.器件直流压降的不同:同级别的滤波器件,磁珠的直流电阻要小于电感,磁珠的压降也就小于同级别电感的压降。
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