磁珠和电感器的区别
电感器是能量存储部件,而磁珠是能量转换(消耗)设备。电感器通常用于功率滤波电路,重点是抑制导电干扰;磁珠主要用于信号电路,主要用于EMI目的。磁珠用于吸收超高频信号,例如一些RF电路、PLL、振荡电路以及包含超高频存储器(DDR、SDRAM、RAMBUS等)的电路,这些电路需要将磁珠添加到电源输入中。电感是LC振荡电路、中低频滤波电路中使用的储能元件,其应用频率范围很少超过50MHz。
1.贴片电感器:电感元件和EMI滤波元件广泛应用于电子设备的PCB电路中。这些组件包括芯片电感器和芯片磁珠。以下介绍了这两种设备的特点,并分析了它们的常见和特殊应用。表面安装组件的优点在于其较小的封装尺寸和满足实际空间要求的能力。除了阻抗值、载流能力和其他类似物理特性的差异外,通孔连接器和表面安装器件的其他性能特性基本相同。在需要贴片电感器的情况下,它们需要实现两个基本功能:电路谐振和扼流电抗。谐振电路包括谐振产生电路、振荡电路、时钟电路、脉冲电路、波形产生电路等。谐振电路还包括高Q带通滤波器电路。为了在电路中产生谐振,电路中必须同时存在电容和电感。电感器两端都有寄生电容,这是由器件两个电极之间的铁氧体作为电容介质引起的。在谐振电路中,电感必须具有高Q、窄电感偏差和稳定的温度系数,才能满足谐振电路中窄带和低频温度漂移的要求。高Q电路具有尖锐的谐振峰值。窄电感偏置确保谐振频率偏差尽可能地最小化。稳定的温度系数确保谐振频率具有稳定的温度变化特性。标准径向引出电感、轴向引出电感和片式电感之间的差异只是由于封装的差异。电感结构包括缠绕在介电材料(通常是氧化铝陶瓷材料)上的线圈、空心线圈和缠绕在铁磁材料上的线圈。在电力应用中,当用作扼流圈时,电感的主要参数是直流电阻(DCR)、额定电流和低Q值。当用作滤波器时,需要宽频带特性,因此,不需要电感器的高Q特性。低DCR可以确保最小的电压降,DCR被定义为在没有AC信号的情况下部件的DC电阻。
2.芯片磁珠:芯片磁珠的主要功能是消除传输线结构(PCB电路)中存在的RF噪声。射频能量是叠加在直流传输电平上的交流正弦波分量,直流分量是所需的有用信号。然而,RF能量是无用的电磁干扰,沿着线路传输和辐射(EMI)。为了消除这些不必要的信号能量,芯片磁珠被用作高频电阻器(衰减器),允许直流信号通过,同时滤除交流信号。通常,高频信号在30MHz以上,然而,低频信号也受到芯片磁珠的影响。
芯片磁珠由软铁氧体材料组成,形成高体积电阻率的单片结构。涡流损耗与铁氧体材料的电阻率成反比。涡流损耗与信号频率的平方成正比。
使用芯片磁珠的好处:
小巧轻便。在射频噪声的频率范围内具有高阻抗,消除了传输线中的电磁干扰。闭合磁路结构,较好地消除了信号串绕组。优秀的磁屏蔽结构。减小直流电阻以避免有用信号的过度衰减。显著的高频和阻抗特性(更好地消除射频能量)。消除高频放大电路中的寄生振荡。在几个MHz到几百MHz的频率范围内的有效操作。
要正确选择磁珠,需要注意以下几点:不必要信号的频率范围是多少。谁是噪音的来源。需要多少噪声衰减。环境条件是什么(温度、直流电压、结构强度)。什么是电路和负载阻抗。PCB板上是否有放置磁珠的空间。前三个可以通过观察制造商提供的阻抗-频率曲线来确定。在阻抗曲线中,三条曲线都非常重要,即电阻、电感和总阻抗。总阻抗由ZR22πfL()2+:=fL描述。磁珠的数据表中可以找到典型的阻抗曲线。
通过该曲线,选择磁珠模型,该磁珠模型在所需噪声衰减的频率范围内具有最大阻抗,并在低频和直流下使信号衰减最小化。在过大的直流电压下,芯片磁珠的阻抗特性会受到影响。此外,如果操作温度升高过高或外部磁场过大,磁珠的阻抗将受到不利影响。
使用贴片磁珠和贴片电感器的原因:是使用芯片磁珠还是使用芯片电感器主要取决于应用。谐振电路中需要贴片电感器。当需要消除不必要的EMI噪声时,使用芯片磁珠是最佳选择。芯片磁珠和芯片电感器的应用场景包括射频和无线通信、信息技术设备、雷达探测器、汽车电子、手机、寻呼机、音频设备、PDA(个人数字助理)、无线遥控系统和低压电源模块。芯片磁珠:时钟生成电路、模拟和数字电路、I/O输入/输出内部连接器(如串行端口、并行端口、键盘、鼠标、远程通信、局域网)、射频(RF)电路和易受干扰的逻辑设备之间的滤波,过滤电源电路中的高频传导干扰,并抑制计算机、打印机、录像机(VCRS)、电视系统和移动电话中的EMI噪声。