[经验]

解决数显表EMC问题的磁元件-磁珠篇(上)

2018-11-18 16:07:11

3902 磁珠数显表

数显表内部包含众多磁元件，这些器件占据了产品成本较多的比重。随手找一个产品，我们都可以很直接的看到各种电感、磁珠、变压器等。然而，或许是由于磁学中复杂多变的参数，也许是由于磁元件看起来过于简单，多数工程师在设计产品中习惯于忽视它们。我们知道在开关电源设计中，为了做到更高的转换效率，设计者需要充分掌握变压器绕组、气隙以及PFC电感等参数的设计技巧。在进行EMI滤波器设计时，我们往往侧重于去看磁元件的感抗和阻抗参数，而忽视了许多关键的参数。昌晖仪表将通过磁珠在数显表中应用的系列文章让读者进一步认识磁元件中的各种特性，希望能够帮助读者在实际项目中更为准确的选择磁元件，更快速的分析问题的原因。
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磁珠是众多磁元件的一种，磁珠又分为穿心磁珠和贴片磁珠。笔者个人认为穿心磁珠更接近于电感，其在实际应用中也较为少见，尤其是在目前产品小型化趋势的要求，贴片磁珠更具优势。昌晖仪表在本文围绕用于仪表生产的贴片磁珠展开，希望能够对读者有所帮助。

1、铁氧体磁珠
PCB中不同频率和功率特性的模拟和数字IC通常采用不同的电源网络供电。这样有助于防止快速数字开关噪声耦合到敏感的模拟电源网络，降低转换器性能，但独立的供电会增加系统级复杂性和制造成本。通常会选择铁氧体磁珠针对电源网络采取适当的高频隔离。铁氧体磁珠是无源器件，可在宽频率范围内过滤高频噪声。它在目标频率范围内具有电阻特性，并以热量的形式耗散噪声能量。一般情况下，铁氧体磁珠主要用在PDN电源网络中，磁珠两侧通常对地接适当容值的电容，组成滤波网络，降低PDN电源网络的开关噪声。铁氧体磁珠的等效电路模型为一个由电阻、电感和电容组成的电路。如下图所示。RDC对应磁珠的直流电阻。CPAR、LBEAD和RAC分别表示寄生电容、磁珠电感和与磁珠有关的交流电阻(交流磁芯损耗)。

图1(a) 铁氧体磁珠的简化电路模型；图1(b) 铁氧体磁珠采用TycoElectronics BMB2A1000LN2测量的ZRX曲线

Jefferson Eco在其文章中给出了四个参数的结果，其计算过程也很简单，这里就不赘述了。具体数值为RDC=300