电感与磁珠区别与联系.doc
电感与磁珠一、 电感与磁珠的区别电感是储能元件，而磁珠是能量转换（消耗）器件。电感多用于电源滤波回路，磁珠多用于信号回路。磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰，而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰。电感主要应用在开关电源以及谐振、阻抗匹配及特殊滤波等场合，而磁珠主要用于防止辐射，对EMC的改善要远优于电感。两者都可用于处理EMC、EMI问题。磁珠是用来吸收超高频信号，像一些RF电路，PLL，振荡电路，含超高频存储器电路（DDR SDRAM，RAMBUS等）都需要在电源输入部分加磁珠，而电感是一种蓄能组件，用在LC振荡电路，中低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过错50MHZ。地的连接一般用电感，电源的连接也用电感，而对信号线则采用磁珠。电感一般用于电路的匹配和信号质量的控制上。在模拟地和数字地结合的地方用磁珠。数字地和模拟地之间的磁珠用多大,磁珠的大小（确切的说应该是磁珠的特性曲线),取决于你需要磁珠吸收的干扰波的频率。电感和磁珠的单位不一样。为什么磁珠的单位和电感的单位不一样，而是和电阻的单位一样是欧姆呢？因为磁珠就是阻高频的，对直流电阻低，对高频电阻高。 比如1000R100Mhz就是说对100M频率的信号有1000欧姆的电阻,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上一般会附有频率和阻抗的特性曲线图。一般以100MHz为标准，比如2012B601，就是指在100MHz的时候磁珠的Impedance为600欧姆。磁珠本身理论上是耗能元件，电感理论上是不耗能的。这是两类元件理论上的最大区别。电感的磁材是不封闭的，典型结构是磁棒，磁力线一部分通过磁材(磁棒)，还有一部分是在空气中的；而磁珠的磁材是封闭的，典型结构是磁环，几乎所有磁力线都在磁环内，不会散发到空气中去。磁环中的磁场强度不断变化，会在磁材里感应出电流，选用高磁滞系数和低电阻率的磁材就能把这些高频能量转换成热能，进而消耗掉。而电感则相反，要选低磁滞系数和高电阻率的磁材，以尽可能的使电感在整个频带内呈现一致的电感值。所以，结构和磁材的差异决定了磁珠和电感的本质差异。磁珠把高频消耗掉了，而且没有对外的“磁泄漏”，而电感则因为磁材不封闭，会把大量的高频信号传到外部空间，引起EMI问题。磁珠由氧磁体组成，电感由磁心和线圈组成，磁珠把交流信号转化为热能，电感把交流存储起来，缓慢的释放出去。电感构造：标准的径向引出电感和轴向引出电感以及片式电感的差异仅仅在于封装不一样。电感结构包括介质材料（一般为氧化铝陶瓷材料）上绕制线圈，或者空心线圈以及铁磁性材料上绕制线圈。而磁珠由氧磁体组成，铁氧体材料是铁镁合金或铁镍合金，这种材料具有很高的导磁率，他可以是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。铁氧体材料通常在高频情况下应用，因为在低频时他们主要程电感特性，使得线上的损耗很小。在高频情况下，他们主要呈电抗特性比并且随频率改变。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，这是由他的电阻特性决定的。二、 电感与磁珠应用在电子设备的PCB板电路中会大量使用感性组件和EMI滤波器组件。这些组件包括片式电感和片式磁珠，以下就这两种器述并分析他们的普通应用场合以及特殊应用场合。表面贴装组件的好处在于小的封装尺寸和能够满足实际空间的要求。除力以及其它类似物理特性不同外，通孔接插件和表面贴装器件的其它性能特点基本相同。8 L d2 S0 I) g$ _1. 片式电感：需要使用片式电感主要是实现以下两个基本功能：电路谐振和扼流电抗。谐振电路包括谐振发生电路，振荡电路，时钟电路，脉冲电路，波形发生电路还包括高Q带通滤波器电路。 要使电路产生谐振，必须有电容和电感同时存在于电路中。在电感的两端存在寄生电容，这是由于电极之间的铁氧体本体相当于电容介质而产生的。在谐振电路中，电感必须具有高Q，窄的电感偏差，稳定的温度系数，才能达到谐振电路窄带，低的频率温度漂移的要求。 高Q电路具有尖锐的谐振峰值。窄的电感偏置保证谐振频率偏差尽量小。稳定的温度系数保证谐振电路稳定的温度变化特性。( g9 x' g$ N1 M)* P* C. U0 C! h$ _& P2 F6 R% |( | 应用：（1）在功率应用场合，作为扼流圈使用时，电感的主要关注参数是直流电阻（DCR）,额定电流，和低Q值。（2）当作为滤波器使用时，希望宽带宽特性，因此，并不需要电感的高Q特性。低的DCR可以保证最小的电压降，DCR定义为组件在没有交流信号下的直流电阻。（3）射频（RF）和无线通讯，信息技术设备，雷达检波器，汽车电子，蜂窝电话，寻呼机，音频设备，PDA（个人数字助理），无线遥控系统以及低压供电模块等。2. 片式磁珠 ：片式磁珠的功能主要是消除存在于传输线结构（PCB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，这些不需要的信号能量，使用片式磁珠扮演高频电阻的角色（衰减器），该器件允许直流信号通过，而滤除交流信号。通常高频信号为30Mhz以上，然而，低频信号也会受到片式磁珠的影响。( x1 3 s* W: |8 g" v% v& d- L; 2 W 磁珠构造：片式磁珠由软磁铁氧体材料组成，构成高体积电阻率的独石结构。涡流损耗同铁氧体材料的电阻率成反比。涡流损耗随信号频率的平方成正比。使用片式磁珠的好处： 小型化和轻量化 在射频噪声频率范围内具有高阻抗，消除传输线中的电磁干扰。 闭合磁路结构，更好的消除信号的串绕。 极好的磁屏蔽结构。 降低直流电阻，以免对有用信号产生过大的衰减。显着的高频特性和阻抗特性（更好的消除RF能量）。在高频放大电路中消除寄生振荡。 有效的工作在几个MHz到几百MHz的频率范围内。! 9 j7 & Q- E; * L 要正确的选择磁珠，必须注意以下几点：8 b4 U! j7 z, i* g1 O: i1) 不需要的信号的频率范围为多少。 噪声源是谁。 需要多大的噪声衰减。 环境条件是什么（温度，直流电压，结构强度）。/ Y2 e# , I' E. t; T. t1 t/ q2) 电路和负载阻抗是多少。% C- R2 j# D* $ g+ 3) 是否有空间在PCB板上放置磁珠。# P8 Y- Y% V4 ?1 B7 y" P. T前三条通过观察厂家提供的阻抗频率曲线就可以判断。在阻抗曲线中三条曲线都非常重要。! e2 % G: V+ F片式磁珠在过大的直流电压下，阻抗特性会受到影响，另外，如果工作温升过高，或者外部磁场过大，磁珠的阻抗都会受到不利的影响。使用片式磁珠还是片式电感主要还在于应用。在谐振电路中需要使用片式电感。而需要消除不需要的EMI噪声时，使用片式磁珠是最佳的选择。应用场合：, M3 $ t1 P0 7 s3 3 O) R' J 时钟发生电路，模拟电路和数字电路之间的滤波，I/O输入/输出内部连接器（比如串口，并口，键盘，鼠标，长途电信，本地局域网），射频（RF）电路和易受干扰的逻辑设备之间，供电电路中滤除高频传导干扰，计算机，打印机，录像机（VCRS）,电视系统和手提电话中的EMI噪声抑止。三、 电感与磁珠选型参数电感与磁珠主要参数有：公差、电感值、直流电阻、额定电流，电感，电流，电阻，Q值，频率，还有封装规格，尺寸，EMI要求等。通常最直观接触到的就是封装规格和电感量，其实其它的因素也非常重要。一般一个PCB板设计好之后，会知道电感的封装规格，是贴片还是插件，是否有EMI要求，有些产品需要过认证，就必须要有EMI，就是使用屏蔽式的电感；当选好IC之后，就会知道要用多大的电感量，需要过多大电流，电流方面，原则是能大不能小，电流小了，电感容易饱和和发烫。一电流大一点不会有什么影响；还有就是Q值，一般RD们都喜欢用高Q值的电感，Q值高了是说明电感的效率高，但熟不知，Q值过高会使电感产生谐振现象，从而损坏电感电容，所以一般都会要求Q值在某个范围内；最后再来看一下频率对电感的影响，很多时候，在选择电感或者做样品时，没有考虑电感的实际工作频率，结果导致电感使用效率下降，或者测试产品时，使用频率和工作频率不对，其所测试值也不具有参考性。一般制作样品时要询问客户是做什么产品，频率多少，然后测试频率要接近或等于工作频率，这样测试出来的值才是最准确的。l 电感1、电感的分类： 按材质：铁氧体（黑电感材料，低频）、陶瓷（白电感，高频） 按制成：叠层、绕线等（高频绕线、普通绕线、高频叠层、普通叠层 ）一份电感选型参数里面一定要包含尺寸、感值、电流、误差。以台庆普通电感FCI 1608 F-1R8K为例： FCI：系列名称，代表台庆普通叠层电感 1608：尺寸 F：材质 1R8：感值1.8uH K：误差10%2、功率电感因为功率电感是设计品，都是根据客户的需求来进行备货，在选型的时候一定会涉及尺寸、感值、电流、 DCR；还有一个非常重要的参数：焊盘。功率电感一个重要的特性：电流很大，一般达到安培（A）级别，普通电感和功率电感之间没有严格的区分，只要电流等参数能够满足，普通电感也可以代替功率电感来用。l 磁珠 单位：欧姆 分类：大电流，小电流等，还有个尖峰磁珠、GHZ磁珠 描述：大电流磁珠（功率磁珠）、小电流磁珠 基本所有的磁珠的误差都是25%的，所以一般在误差允许范围之内都是可以替代。 例如：0603,600欧姆的磁珠,那我们可以用600*75%-600*125%范围的来替代。在这个范围之内，我们可以尽量用低阻值的去替代，这样就不会把有用的信号滤掉；
