选择铁氧体扼流圈和夹钳以减少射频干扰和电阻

提到铁氧体，人们最后想到的可能是探索和技术进步。然而，硬铁氧体或磁铁材料的发现给了古代航海家定位磁北所需的“磁石”。与硬铁氧体相关的特性引发了人们的好奇心，这导致了奥斯特、法拉第、麦克斯韦和赫兹对电磁学的早期研究。在20世纪30年代和40年代，更多的研究导致了软铁氧体被动元件的商业化生产，这将导致铁氧体扼流圈。在本文中，我们将了解铁氧体扼流圈和卡箍如何最小化RFI和电阻。

铁氧体核心物理

今天的电力应用一直在寻求抑制电磁干扰;他们的成功依赖于高渗透性软铁氧体的使用，其中含有由形成磁芯的各种金属氧化物混合而成的陶瓷。铁氧体的工作特性取决于金属氧化物的类型和比例。大多数铁氧体由锰锌混合物(Mn-Zn)或镍锌混合物(Ni-Zn)组成。由于Mn-Zn铁氧体具有高渗透性和低比阻，铁氧体的频率仍然限制在1MHz或更低。镍锌铁氧体磁导率低，比阻高，具有较好的噪声抑制作用。

软铁氧体

对于软铁氧体，磁场的增加导致磁密度流，并发生磁化。如果磁场方向相反，铁氧体就会恢复到原来的状态。如果软铁氧体具有较强的磁性能，磁场的微小变化会引起通量密度的较大变化。

磁导率

铁氧体的关键性能之一用于噪声抑制渗透率。铁氧体材料具有较高的磁导率，使磁通量比磁通在空气中传播更容易通过。铁氧体的渗透率随着温度的升高而增加。然而，在一定温度下，当磁导率达到最高水平后，铁氧体就会失去磁导率。虽然渗透率随着温度的变化而变化，但它在给定频率前保持不变。在大多数情况下，高渗透性的铁氧体材料最适合高频电路．

使用铁氧体需要了解它们工作良好的电路类型。

因为铁氧体阻抗变化随着负载电流和电压降的变化，铁氧体钳和扼流圈呈非线性分量。该器件的阻抗在频率较薄的频带内具有很高的电阻性。高频导致阻抗降低，因为铁氧体变得更具电容性而非电阻性。增加频率超过一个特定的阈值导致电容阻抗降低，阻抗变成电阻性。

铁氧体扼流圈和夹钳:铁氧体元件的多种样式

很有可能在阅读器周边的某个地方，有多个铁氧体扼流圈和夹子。它们对于消散噪声和衰减信号以防止射频干扰是必不可少的。虽然这些不同设备的基本功能保持不变，但它们的包和实现可以更好地适应设计需求:

• 铁氧体珠-一种标准的轴向通孔封装，在外观上与轴向通孔电阻或电感几乎相同。铁氧体是具有低电导率的高阻磁芯，这意味着涡流不太可能形成明显的量级，从而减少了能量损失，并使铁氧体珠成为低通滤波器。
• SMD铁氧体珠一种SMD版本的轴向通孔铁氧体珠。本质上与SMD电感芯片相同，但拥有铁氧体材料以抵抗信号中的噪声。
• 铁氧体夹芯-采用标准设计，并将其颠倒过来:铁氧体内核包裹导线，而铁氧体封装导线以实现射频滤波。当导线中没有转弯时，夹钳可以产生足够的自感来作为射频滤波装置工作。
• 铁氧体环形滤波器-一根导线穿过铁氧体环，绕特定的时间建立一个目标电感，并退出环的另一边，形成一个环面。
• 铁氧体磁芯-与所述铁氧体珠的内部内容物相同，所述芯可具有沿所述外侧表面积外部环成圈的导线以形成基本铁氧体器件。

至少可以说，命名惯例有点松散;铁氧体扼流圈可以被称为具有小推力的铁氧体珠。其他的同义词，如铁氧体项圈，也存在。在大多数情况下，要知道不同变体之间的操作几乎相同。然而，由于组件结构的不同而产生的不同物理属性，应用可能会有所不同。

不同铁氧体组分的应用

软铁氧体磁芯可用于减少电导体中的射频干扰(RFI)。由于这个原因，铁氧体珠可以衰减开关电源的干扰。铁氧体扼流圈——或珠子——衰减高频电路中的电磁干扰作为低通滤波器。只有低频信号才能通过电路。不同于传统的适用于宽频带的低通滤波器，铁氧体器件仅衰减发生在铁氧体电阻带内的频率。绕线铁氧体环形滤波器提供了更大的设计灵活性，在宽频率范围内具有高衰减幅度，更低的直流电阻和更高的额定电流。虽然芯片铁氧体珠提供价值，设备有一个有限的衰减和频率范围。

当两半铁氧体被放置在导线(如电力电缆)周围时，铁氧体领就形成了。铁氧体接箍为通过电缆的信号提供感应阻抗。需要注意的是，钳位同时用于两个EMI目的:它可以防止传输信号的电缆充当发射天线或接收天线。根据法拉第定律，放置在导体周围的磁芯在高频信号存在时诱导反向电磁力(EMF)。由于铁氧体的高磁导率，该材料对导体中的磁通量流动的阻力较小，因此，铁氧体吸收噪声能量，这些能量以热的形式消散。

铁氧体成分和热

热通常是材料磨损和最终失效的主要矢量，但在这里它有一个有益的目的。通过吸收通过电路的无功电感的能量，将其转化为热量，并允许它向外辐射，铁氧体元件防止信号反射在电路的其他地方，它可能导致不规则的操作。幸运的是，散热通常很低，这不是一个问题，只有通过显著的噪声吸收和涡流形成，它才变得明显可见。

选择铁氧体扼流圈

选择铁氧体元件取决于电磁干扰的来源和不需要的频率范围，因为不需要的频率必须落在项圈的电阻带内。除了匹配钳的频率要求，设备的额定直流必须匹配电路中看到的电流。如果电路电流增加超过额定电流，就会发生饱和，扼流圈或夹钳的电感性将降低50%，阻抗降低90%。在这些条件下，扼流圈不能抑制电磁干扰。

由于铁氧体微珠具有电阻性，该器件会导致电路中的电压下降。铁氧体器件的电阻性也可能由于高频能量耗散而导致非故意加热。经常检查制造商的最大工作直流和直流电阻额定值的规格。任何铁氧体滤波器的直流额定值必须大于导轨所需电流的两倍。设计团队可以使用PCB设计软件并设计规则，以确定正确的位置，扼流圈，以避免电压下降问题。

覆盖元件的铁氧体材料有助于避免与干扰相关的问题

制造商的铁氧体扼流圈和夹子的规格是毫无价值的;夹具的规格包括阻抗与负载电流曲线，显示在特定电流下器件的特性。制造商的铁氧体扼流圈规格还显示阻抗与频率响应。此外,大多数制造商包括等效电路模型用于系统模拟的铁氧体珠。

因为铁氧体项圈是感性的和电容性的，电路设计还必须考虑到“Q”或电感的电抗除以交流或射频电阻加上扼流圈绕组中的任何直流电阻。具有高Q的扼流圈会在电源隔离电路中产生不必要的谐振。

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