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鐵氧體在高頻電磁場中的技術應用情況

2019-11-13 09:32:53 海寧市三林電子有限公司 瀏覽次數 3911

        EMI 抑制鐵氧體利用鐵氧體的損耗很大,對干擾能量有較強吸收作用的特點,這種材料廣泛應用于電子設備的干擾抑制方面。由于鐵氧體對高頻波的吸收作用(不是反射),可以降低電路中電感抑制電路的Q 值,減小信號諧振問題。EMI抑制鐵氧體與在低頻或電源中使用的損耗小的電感材料特性正好相反。在高頻時電阻分量是如何對阻抗特性起決定作用的。將一個鐵氧體磁環套在導線或電纜上就構成了一介簡單、經濟、便于安裝的濾波器。鐵氧體的作用是將導線周圍的磁場集中起來,從而使導線的電感增加數百倍。

        鐵氧體扼流圈的最大好處是它既不需要重新設計電路,也不需要重新設計結構,因此在設備的改進中廣泛應用。生產廠家提供需多種不同內徑規格的分體式鐵氧體,一般內徑從5mm ~ 13mm 不等。當信號線和回流線同時穿過鐵氧體時,鐵氧體對信號(差模)沒有影響,但會增加共模電流的阻抗。鐵氧體的效果可以通過將電纜在鐵氧體上多繞幾圈或多用幾個鐵氧體來加強。但增加匝數的改進效果受到寄生電容的限制。

        鐵氧體的效果隨著頻率的升高而增加。鐵氧體扼流圈的阻抗在10MHz 處通常為幾十歐姆,當頻率超過100MHz時,阻抗升高到數百歐姆(具體值取決于形狀和尺寸,鐵氧體體積越大,阻抗越大)。不同廠家的產品或同一廠家的不同種類的鐵氧體,其阻抗隨頻率的變化都有所不同。

        由于鐵氧體扼流圈只不過是一個高損耗的電感,因此它只在低阻抗電路中才有作用。在高阻抗電路中使用,其效果很差甚至沒有效果。大部分電路,特別是電纜,其阻抗隨頻率的變化很復雜,并且通常在10 ~ 1,000Ω 范圍內。因此單個鐵氧體所提供的衰減很有限,一般在10dB 左右,很少超過20dB。鐵氧體扼流圈對于降低靜電放電電流脈沖的快速上升率別有效,這種靜電放電干擾可能會感應進內部電纜。瞬態參量會被鐵氧體所吸收,而不是分流或反射到系統的其它部位。

        要充分發揮鐵氧體的性能,下面一些注意事項十分重要:鐵氧體磁環(磁珠)的效果與電路阻抗有關:電路的阻抗越低,則鐵氧體磁環或磁珠的濾波效果越好。因此,在一般鐵氧體材料的產品手冊中,并不給出鐵氧體材料的插入損耗,而是給出鐵氧體材料的阻抗,鐵氧體材料的阻抗越大,濾波效果也越好。

        電流的影響:當穿過鐵氧體的導線中流過較大的電流時,濾波器的低頻插入損耗會變小,高頻插入損耗變化不大。要避免這種情況發生,在電源線上使用時,可以將電源線與電源回流線同時穿過鐵氧體。

        鐵氧體材料的選擇:根據要抑制干擾的頻率不同,選擇不同磁導率的鐵氧體材料。鐵氧體材料的磁導率越高,低頻的阻抗越大,高頻的阻抗越小。鐵氧體磁環的尺寸確定:磁環的內外徑差越大,軸向越長,阻抗越大。但內徑一定要包緊導線。因此,要獲得大的衰減,在鐵氧體磁環內徑包緊導線的前提下,盡量使用體積較大的磁環。

       共模扼流圈的匝數:增加穿過磁環的匝數可以增加低頻的阻抗,但是由于寄生電容增加,高頻的阻抗會減小。盲目增加匝數來增加衰減量是一個常見的錯誤。當需要抑制的干擾頻帶較寬時,可在兩個磁環上繞不同的匝數。電纜上鐵氧體磁環的個數:增加電纜上的鐵氧體磁環的個數,可以增加低頻的阻抗,但高頻的阻抗會減小。這是因為寄生電容增加的緣故。

        鐵氧體磁環的安裝位置:一般盡量靠近干擾源。對于屏蔽機箱上的電纜,磁環要盡量靠近機箱的電纜進出口。與電容式濾波連接器一起使用效果更好:由于鐵氧體磁環的效果取決于電路的阻抗,電路的阻抗越低,則磁環的效果越明顯。因此當原來的電纜兩端安裝了電容式濾波連接器時,其阻抗很低,磁環的效果更明顯。

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