铁氧体珠是如何工作的?需要考虑的主要因素
大多数小学适龄儿童都读过像美国的刘易斯和克拉克这样的探险家用小饰品与美洲原住民交换食物和安全通道的故事。值得注意的是，这些小饰品中有许多是玻璃珠。我目睹过一个又一个学生在想:“人们要玻璃珠做什么?”
虽然我不能回答为什么人们会想要玻璃珠，但我知道我曾经面临过一个非常相似的关于制造和电子产品中的铁氧体珠的问题。虽然我认为铁素体珠确实很有价值，但许多人可能会回到同样的问题:“他们为什么要铁素体珠?”
，,在电子电路方面都能受益的知识，,技术。特别是在或者面对主题时，,或信号,或在某些情况下可以利用最小化。
铁氧体珠子:我们的电子无名英雄
这个探索性问题的答案就在我们对消除电磁干扰的无尽探索中。对于我们这些使用手机、电视、dvd、游戏系统和电脑的人来说，这种追求变得尤为重要。
当我们深入研究具有高速数据速率的技术时，我们发现PCB设计通常需要多个但独立的数字和模拟供应轨道。高速时钟信号、数据和I/O开关速率产生的频率和谐波会压倒电源轨道。因此，电路会经历电压纹波和输出抖动。钢轨之间使用铁氧体珠允许PCB设计师简化电源设计，尽量减少电路板空间，同时保持轨道之间的高频分离。
当我们检查铁氧体的电磁特性时，这些器件的性能与铁氧体珠之间的关系变得更加清晰。由于铁氧体珠由导体插入高渗透性氧化铁陶瓷材料的空心圆柱体组成，电磁特性影响电流流动。当电流流过导体时，陶瓷材料中所含氧化铁的磁导性支持磁场的形成。
你可以找到镍锌(NiZn)或锰锌(MnZn)铁氧体珠。每一种都有不同的电磁特性，可以通过制造过程得到增强。这些过程通过改变铁氧体的化学成分和物理长度来改变铁氧体珠的阻抗。因此，珠子在特定带宽内的抑制频率方面得到了优化。
镍锌铁氧体微珠由于其低渗透性、高体积电阻率、良好的温度稳定性和高Q因子，最适合工作在500 KHz至100 MHz频率范围内的低功率、高电感电路。由于磁导率范围为20至850µ，NiZn微珠可用于宽带变压器应用。NiZn铁氧体磁珠的高电阻率使设计人员可以在2 MHz到500 MHz的频率范围内使用磁珠。
与NiZn磁珠相比，锰锌铁氧体磁珠具有800 μ以上的高渗透性，低体积电阻率和低Q因子。MnZn铁氧体磁芯与工作在20 KHz至100 KHz范围内的开关模式电力变压器一起工作。由于MnZn铁氧体磁芯可以衰减2MHz至250mhz范围内的RF信号，PCB设计人员将该器件用于工作频率较低的电感应用。
利用铁氧体可以实现电磁兼容抑制
电子元件协会的壁花
当我们设计pcb时，铁氧体珠很少进入对话。毕竟，它们是被动设备。而且，铁氧体珠不能被称为电容器、电感器或电阻。然而，铁氧体珠的美在于它们的电容性、电感性和电阻性。铁氧体磁珠具有一到二十年的电阻特性。而铁氧体珠在较低频率是感性的，铁氧体在较高频率是容性的。
与它们的被动表兄弟相比，铁氧体珠耗散——而不是储存——高频能量。能量不是被反射回系统，而是以热的形式散失。正如我们已经看到的，低q铁氧体珠在低频时对电路没有影响，但会抵抗高频能量。
低q铁氧体磁珠通过在窄带内衰减高频电源噪声，为电源滤波提供了最佳解决方案。由于电感器储存能量，高频能量可以与电路中的电容结合而产生振铃。高速数字电路的设计通常使用低q铁氧体磁珠来隔离共享电压供电轨之间的高频并满足目标阻抗。将铁氧体珠与电源导轨串联并作为低通滤波器网络的一部分也有助于削减高频电源噪声。
高q铁氧体珠工作于高共振应用，如电信中的信号滤波，并防止干扰从一个设备或转移到一个设备。高q珠适用于构建需要高谐振元件和低损耗的射频振荡器和滤波器电路。
从设计的角度来看，您应该使用具有明确的温度因素并且随着时间的推移保持稳定的铁氧体珠子。这些特性使得LC组合可以随着温度的变化而工作。当PCB走线作为射频天线时，高q铁氧体珠有助于减少从电路板发射的电磁干扰。这些珠子还可以防止干扰通过走线进入电路。
在PCB设计中使用铁氧体珠
和其他电子元件，您必须选择具有与您的应用相匹配的特性的铁氧体。例如，在电源隔离电路中不能使用高q铁氧体磁珠，因为会产生不必要的谐振。由于需要衰减的不需要的高频噪声必须与铁氧体的电阻带匹配，因此还必须识别EMI的来源和不需要的频率范围。当您进行噪声滤波电路设计和分析时，您可以找到珠电感的近似值并确定谐振频率截止。
此外，您可以查看制造商的铁氧体珠阻抗与频率响应的规格。大多数制造商还包括用于系统模拟的铁氧体珠的等效电路模型。
正确使用SPICE工具还可以节省时间，提高性能，并确定与铁氧体珠工作时的精度。功率解耦，高频衰减模拟，并表示铁氧体珠的效果与RLC特别容易实现，同时增加了您的电路的安全性和表示。
如果你知道你发送给制造商的是什么，生产检查就会更容易
如果你的设计将一个带去耦电容的铁氧体珠放在dc- dc转换器中，就会出现谐振峰值。铁氧体磁珠电感和高Q解耦电容形成一个低通滤波器网络，谐振峰值可以发生在转换器的开关频率并产生串扰。在去耦电容路径中加入带串联阻尼电阻的大电容，可以在不影响铁氧体磁珠衰减特性的情况下抑制谐振。
制造商根据特定的电流对铁氧体珠进行评级。超过额定电流的任何安培都可能损坏铁氧体珠。当电源直流偏置达到额定电流的30 ~ 40%以上时，铁氧体磁珠饱和，失去抑制电磁干扰的能力。这样，铁氧体磁珠的有效电感可降低50%之多。直流偏置的额外增加可以使阻抗降低90%。您可以使用制造商提供的阻抗与负载电流曲线来找到处理直流电流而不达到饱和或失去阻抗的铁氧体珠。
考虑到铁氧体磁珠的电阻特性，您还应该计划电路中的电压降。此外，您还需要为铁氧体耗散高频能量时发生的加热做好计划。经常检查制造商的最大直流电流和直流电阻额定值的规格。所选铁氧体珠的直流额定电流必须大于导轨所需电流的两倍。
考虑到这些，你的是否有许多设计考虑因素在工作中会产生影响，,或全身心地工作。保持你的，，和什锦磁性材料检查和最小化最大化你的技术效率。
无论你在设计什么，如果你正在考虑使用铁氧体珠，确保你有仿真与分析在你的板子投入生产之前。抑扬顿挫的OrCAD PSpice软件模拟器将确保在您的设计过程之前和整个过程中为您提供所需的分析。
如果您想了解更多Cadence如何为您提供解决方案，跟我们和我们的专家团队谈谈吧。