鐵氧體磁珠在抑制電磁干擾(EMI)中的應(yīng)用

1、鐵氧體(鐵氧體磁環(huán)-鐵氧體磁珠)在抑制電磁干擾(EMI)中的應(yīng)用用鐵氧體磁性材料抑制電磁干擾（）是經(jīng)濟(jì)簡便而有效的方法，已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)等各種軍用或民用電子設(shè)備。那么什么是鐵氧體呢？如何選擇，怎樣使用鐵氧體元件呢？這篇文章將對這些問題作一簡要介紹。一、什么是鐵氧體抑制元件鐵氧體是一種立方晶格結(jié)構(gòu)的亞鐵磁性材料，它的制造工藝和機(jī)械性能與陶瓷相似。但顏色為黑灰色，故又稱黑磁或磁性瓷。鐵氧體的分子結(jié)構(gòu)為e23，其中為金屬氧化物，通常是n或Zn。衡量鐵氧體磁性材料磁性能的參數(shù)有磁導(dǎo)率，飽和磁通密度s，剩磁r和矯頑力c等。對于抑制用鐵氧體材料，磁導(dǎo)率和飽和磁通密度s是最重要的磁性參數(shù)。磁導(dǎo)率定義為磁通

2、密度隨磁場強(qiáng)度的變化率。對于一種磁性材料來說，磁導(dǎo)率不是一個(gè)常數(shù)，它與磁場的大小、頻率的高低有關(guān)。當(dāng)鐵氧體受到一個(gè)外磁場作用時(shí)，例如當(dāng)電流流經(jīng)繞在鐵氧體磁環(huán)上的線圈時(shí)，鐵氧體磁環(huán)被磁化。隨著磁場的增加，磁通密度增加。當(dāng)磁場場加到一定值時(shí)，值趨于平穩(wěn)。這時(shí)稱作飽和。對于軟磁材料，飽和磁場只有十分之幾到幾個(gè)奧斯特。隨著飽和的接近，鐵氧體的磁導(dǎo)率迅速下降并接近于空氣的導(dǎo)磁率(相對磁導(dǎo)率為）如圖所示。圖1 鐵氧體的B-H曲線鐵氧體的磁導(dǎo)率可以表示為復(fù)數(shù)。實(shí)數(shù)部分代表無功磁導(dǎo)率，它構(gòu)成磁性材料的電感。虛數(shù)部分代表損耗，如圖所示。 j圖2 鐵氧體的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率與頻率的關(guān)系如圖所示。在一定的頻率范圍內(nèi)值

3、（在某一磁場下的磁導(dǎo)率）保持不變，然后隨頻率的升高磁導(dǎo)率有一最大值。頻率再增加時(shí)，迅速下降。代表材料損耗的虛數(shù)磁導(dǎo)率在低頻時(shí)數(shù)值較小，隨著頻率增加，材料的損耗增加，增加。如圖所示，圖中tan=/圖3 鐵氧體磁導(dǎo)率與頻率的關(guān)系圖4 鐵氧體抑制元件的等效電路（a）和阻抗矢量圖（b）二、鐵氧體抑制元件的阻抗和插入損耗當(dāng)鐵氧體元件用在交流電路時(shí)，鐵氧體元件是一個(gè)有損耗的電感器，它的等效電路可視為由電感和損耗電阻組成的串聯(lián)電路，如圖所示。鐵氧體元件的等效阻抗是頻率的函數(shù)Z(f)=R(f)+jL(f)=K(f)+jK(f)式中：是一個(gè)常數(shù)，與磁芯尺寸和匝數(shù)有關(guān)，為角頻率。損耗電阻和感抗j都是頻率的函數(shù)，圖

4、是材料磁珠的阻抗、感抗和電阻與頻率的關(guān)系。在低頻端（200MHz850 30MHz200MHz2500 10MHz30MHz5000 10MHz在有或低頻偏流情況下，要考慮到抑制性能的下降和飽和，盡量選用磁導(dǎo)率低的材料。鐵氧體抑制元件尺寸的選擇鐵氧體材料選定之后，需要選定抑制元件的形狀和尺寸。抑制元件的形狀和影響到對噪音抑制的效果。一般來說，鐵氧體的體積越大，抑制效果越好。在體積一定時(shí)，長而細(xì)的形狀比短而而粗的形狀的阻抗要大，抑制效果更好。但在有或偏流的情況下，要考慮到飽和問題。鐵氧體抑制元件的橫截面積越大，越不易飽和，可承受的偏流越大。另外，鐵氧體的內(nèi)徑越小，抑制效果越好?？傊?，鐵氧體抑制元

5、件選擇的原則是，在使用空間允許的條件下，選擇盡量長，盡量厚和內(nèi)孔盡量小的鐵氧體抑制元件。、鐵氧體抑制元件的安裝同樣的鐵氧體抑制元件，由于安裝的位置不同，其抑制效果會(huì)有很大區(qū)別。在大部分情況下，鐵氧體抑制元件應(yīng)安裝在盡可能接近干擾源的地方。這樣可以防止噪音耦合到其他地方，在那些地方可能噪音更難以抑制。但是在電路，在導(dǎo)線或電纜進(jìn)入或引出屏蔽殼的地方，鐵氧體器件，應(yīng)盡可能靠近屏蔽殼的進(jìn)出口處，以避免噪音在經(jīng)過鐵氧體抑制元件之前耦合到其他地方。鐵氧體磁管穿在電纜上后要用熱縮管封好。6、鐵氧體抑制元件在靜電上的應(yīng)用靜電干擾屬高頻段的干擾（12ns, 500MHZ以上），鐵氧體可緩變電壓（電流）幅度。一般選取原則是磁導(dǎo)率低，不易飽和，可逆的鐵氧體（