EMC 基礎知識：片狀磁珠鐵氧體和閱讀數據表

在本文中，我們將討論片式磁珠鐵氧體的詳細信息以及如何根據數據表中的規格挑選它們。我們將討論它們是什么、它們如何工作、如何挑選正確的部件以及如何使用它們。

芯片磁珠鐵氧體只不過(guò)是一個(gè)電感器。它用于消除電源電壓線(xiàn)路、接地平面和數據信號上的高頻噪聲。

記住能量守恒定律，它指出能量既不能被創(chuàng )造也不能被破壞——它只能被轉換。這正是芯片磁珠鐵氧體在此應用中所做的。它正在將不需要的信號能量轉化為熱能。換句話(huà)說(shuō)，它將不需要的信號轉化為熱量。

為了最大化無(wú)用信號的阻抗，您需要選擇具有最佳特性的合適材料來(lái)吸收您試圖衰減的特定頻率。這種材料還必須是不導電的，以確保它不會(huì )使電源線(xiàn)短路。Wurth Electronics Midcom 的所有片式磁珠鐵氧體都使用鎳鋅，因為它是非導電材料。

您最終得到的是一個(gè)頻率相關(guān)電阻器。如果您看一下這張圖片，您可以看到芯片磁珠鐵氧體的寄生效應。我們需要始終注意這些，因為片式磁珠鐵氧體具有電感、電容和電阻。隨著(zhù)我們的前進(jìn)，我們將進(jìn)一步探討這一點(diǎn)。

此圖像為您提供片式磁珠鐵氧體的 X 射線(xiàn)視圖。請記住，繞組不絕緣，鐵芯不導電。

可以看到，大電流貼片磁珠鐵氧體的繞線(xiàn)要粗一些。那是因為它必須處理更高的電流；因此，您可以水平纏繞它。

高頻貼片磁珠鐵氧體需要繞組數最大化，所以采用垂直繞線(xiàn)的方式來(lái)利用空間。

想象一下它們的側面，您可以看到最好將您擁有的空間量用于您嘗試使用的應用：高電流或高頻。

感抗是初級電流與螺旋繞組中的感應電流對抗的結果。這是基于楞次定律，該定律指出感應電流必須沿與初級電流相反的方向流動(dòng)。

正如您在此圖中看到的，感抗（或 XL）是頻率和電感的函數。

在任何電感中，首先有初級電流流過(guò)電感器的導線(xiàn)。這會(huì )產(chǎn)生與繞組耦合的磁場(chǎng)，然后產(chǎn)生與初級電流相反方向流動(dòng)的感應電流。這最終會(huì )導致相反的電流，我們稱(chēng)之為電感

因此，片式磁珠鐵氧體具有電感、電阻和電容。您可以在此處的圖表中看到以藍色、綠色和黃色顯示的這些特征。 您看到的是片式磁珠鐵氧體的典型數據表。顯示了三個(gè)曲線(xiàn)：Z 是阻抗，XL 是感抗，R 是零件的電阻率。

交叉頻率是感抗和電阻率相遇的地方，此處顯示為紅色和藍色虛線(xiàn)。低于交越頻率，感抗高于電阻率；因此，該部件更適合用作電感器。

任何高于交叉頻率的東西，你都會(huì )看到更多的電阻率；因此，該部件更適合用作這些頻率的濾波器——一直到自諧振頻率或SRF。SRF是沒(méi)有感抗的最高點(diǎn)，你的阻抗和電阻率都在最高點(diǎn)。

片狀磁珠鐵氧體的主要目的是阻擋不需要的交流噪聲頻率。SRF 上的任何東西都會(huì )變成電容性的，它會(huì )通過(guò)交流電并阻止直流電。 所以如果你需要一個(gè)濾波器，你不想在芯片磁珠鐵氧體的電容區域。換句話(huà)說(shuō)，您可以使用片式磁珠鐵氧體作為電容器，但這不是預期的最終用途。

與其他磁性技術(shù)一樣，當您選擇芯片磁珠鐵氧體時(shí)，密切注意熱量非常重要。

請記住，您正在將電能轉化為熱能并將其作為熱量散發(fā)出去。這意味著(zhù)部件的溫度會(huì )升高，您還必須了解您所處的環(huán)境溫度。

有時(shí)需要降低電流，因為磁芯對溫度非常敏感。對于商業(yè)級產(chǎn)品，我們使用的核心材料的最高工作溫度為 125℃。那是因為在 125℃ 以上，我們接近居里溫度，磁導率下降到 1。提醒一下，居里溫度是材料開(kāi)始失去磁性的溫度。

在此，我們將以環(huán)境溫度高于 85℃ 的產(chǎn)品為例進(jìn)行說(shuō)明。我們在數據表上指定在 5 安培下使用時(shí)溫度比環(huán)境高 40°。

請記住，由于該部件的環(huán)境溫度為 85°，溫升為 40°，因此最高工作溫度為 125℃。所以你不能再高了，否則你會(huì )超過(guò)推薦的最高工作溫度。

在這種情況下，我們的環(huán)境溫度為 105℃。加上 40° 的溫升，現在我們超過(guò)了 125° 的最大工作溫度，這意味著(zhù)我們必須降低部件的額定值。如果按照圖表進(jìn)行操作，您會(huì )發(fā)現在 125℃ 時(shí)我們必須將電流額定為 50%。沿著(zhù)那條線(xiàn)到 105℃，如果你轉到 Y 軸，你會(huì )看到它引導你到 50%。

因此，根據我們的數據表，在 2.5 安培時(shí)，溫度會(huì )升高 20°。105℃ 的環(huán)境溫度和 20° 的溫度升高的結果使您在 125℃ 的最高工作溫度下安全。

我們在這里使用了一些非常簡(jiǎn)單的數字來(lái)提供一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。您的數字可能更復雜。不過(guò)，這是您必須執行的流程類(lèi)型，以確保您的部件處于最高工作溫度下并正常運行。

我們指定我們的片式磁珠鐵氧體具有零偏置。這意味著(zhù)我們只向您顯示在沒(méi)有電流流過(guò)該部件的情況下您將獲得的阻抗。

例如，此圖顯示 0 安培時(shí)的阻抗為 330 歐姆。如果增加流過(guò)零件的電流，就會(huì )使磁芯飽和。

一旦添加電流，阻抗就會(huì )下降，頻率就會(huì )發(fā)生變化。我們確實(shí)有針對這些情況的LTspice模型，但僅適用于我們的高電流芯片磁珠鐵氧體。

那么，最大的問(wèn)題是：如何為您選擇合適的片式磁珠鐵氧體？

答案是視情況而定，就像您遇到的許多其他情況一樣。根據您的應用，您需要考慮噪聲的頻率范圍、噪聲源、所需的衰減量、環(huán)境、電路的電氣參數，以及——與您遇到的其他一切一樣——空間和成本。

因此，根據您的情況的優(yōu)先級和您正在進(jìn)行的設計，它成為所有這些考慮因素之間的