铁氧体在高频电磁场中的技术应用情况

2019-11-13 09:32:53 海宁市三林电子有限公司 浏览次数 1375

        EMI 抑制铁氧体利用铁氧体的损耗很大,对干扰能量有较强吸收作用的特点,这种材料广泛应用于电子设备的干扰抑制方面。由于铁氧体对高频波的吸收作用(不是反射),可以降低电路中电感抑制电路的Q 值,减小信号谐振问题。EMI抑制铁氧体与在低频或电源中使用的损耗小的电感材料特性正好相反。在高频时电阻分量是如何对阻抗特性起决定作用的。将一个铁氧体磁环套在导线或电缆上就构成了一介简单、经济、便于安装的滤波器。铁氧体的作用是将导线周围的磁场集中起来,从而使导线的电感增加数百倍。

        铁氧体扼流圈的最大好处是它既不需要重新设计电路,也不需要重新设计结构,因此在设备的改进中广泛应用。生产厂家提供需多种不同内径规格的分体式铁氧体,一般内径从5mm ~ 13mm 不等。当信号线和回流线同时穿过铁氧体时,铁氧体对信号(差模)没有影响,但会增加共模电流的阻抗。铁氧体的效果可以通过将电缆在铁氧体上多绕几圈或多用几个铁氧体来加强。但增加匝数的改进效果受到寄生电容的限制。

        铁氧体的效果随着频率的升高而增加。铁氧体扼流圈的阻抗在10MHz 处通常为几十欧姆,当频率超过100MHz时,阻抗升高到数百欧姆(具体值取决于形状和尺寸,铁氧体体积越大,阻抗越大)。不同厂家的产品或同一厂家的不同种类的铁氧体,其阻抗随频率的变化都有所不同。

        由于铁氧体扼流圈只不过是一个高损耗的电感,因此它只在低阻抗电路中才有作用。在高阻抗电路中使用,其效果很差甚至没有效果。大部分电路,特别是电缆,其阻抗随频率的变化很复杂,并且通常在10 ~ 1,000Ω 范围内。因此单个铁氧体所提供的衰减很有限,一般在10dB 左右,很少超过20dB。铁氧体扼流圈对于降低静电放电电流脉冲的快速上升率别有效,这种静电放电干扰可能会感应进内部电缆。瞬态参量会被铁氧体所吸收,而不是分流或反射到系统的其它部位。

        要充分发挥铁氧体的性能,下面一些注意事项十分重要:铁氧体磁环(磁珠)的效果与电路阻抗有关:电路的阻抗越低,则铁氧体磁环或磁珠的滤波效果越好。因此,在一般铁氧体材料的产品手册中,并不给出铁氧体材料的插入损耗,而是给出铁氧体材料的阻抗,铁氧体材料的阻抗越大,滤波效果也越好。

        电流的影响:当穿过铁氧体的导线中流过较大的电流时,滤波器的低频插入损耗会变小,高频插入损耗变化不大。要避免这种情况发生,在电源线上使用时,可以将电源线与电源回流线同时穿过铁氧体。

        铁氧体材料的选择:根据要抑制干扰的频率不同,选择不同磁导率的铁氧体材料。铁氧体材料的磁导率越高,低频的阻抗越大,高频的阻抗越小。铁氧体磁环的尺寸确定:磁环的内外径差越大,轴向越长,阻抗越大。但内径一定要包紧导线。因此,要获得大的衰减,在铁氧体磁环内径包紧导线的前提下,尽量使用体积较大的磁环。

       共模扼流圈的匝数:增加穿过磁环的匝数可以增加低频的阻抗,但是由于寄生电容增加,高频的阻抗会减小。盲目增加匝数来增加衰减量是一个常见的错误。当需要抑制的干扰频带较宽时,可在两个磁环上绕不同的匝数。电缆上铁氧体磁环的个数:增加电缆上的铁氧体磁环的个数,可以增加低频的阻抗,但高频的阻抗会减小。这是因为寄生电容增加的缘故。

        铁氧体磁环的安装位置:一般尽量靠近干扰源。对于屏蔽机箱上的电缆,磁环要尽量靠近机箱的电缆进出口。与电容式滤波连接器一起使用效果更好:由于铁氧体磁环的效果取决于电路的阻抗,电路的阻抗越低,则磁环的效果越明显。因此当原来的电缆两端安装了电容式滤波连接器时,其阻抗很低,磁环的效果更明显。