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鐵氧體磁珠,原來要這麼用!硬體工程師關鍵元器件,老師卻不教!

燚智慧硬體開發大講堂

【燚:Yi】

用簡單的語言, 講複雜的技術

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磁珠是什麼?有什麼用?

磁珠, 全稱“鐵氧體磁珠”, Ferrite Bead。

磁珠的核心功能:吸收線路上的高頻信號。

如果你看到一個高速MCU電路設計中沒有磁珠, 只能說明畫圖的硬體工程師沒有考慮過EMC電磁相容測試, 從來不管電磁干擾的問題, 太山寨了。

由上圖可以看出來, 磁珠和電感的內部結構差不多。 (電感的連結在這裡:電感的介紹)

兩者構造的區別:電感是在鐵氧體材料外面繞線, 磁珠是線材外面包裹鐵氧體。

兩者使用的區別:電感把高頻信號反射回去, 磁珠把高頻信號吸收變成熱量。

磁珠用在哪裡?

磁珠應用場景, 基本都是吸收線路上的高頻信號

電源輸入端

音訊信號

磁珠不能用在哪裡?

既然磁珠能吸收高頻信號, 那需要保留高頻信號的地方肯定不能用磁珠的了。 例如射頻信號、高速資料線等。

射頻信號如果要濾除雜波, 一般用聲表濾波器。

高速資料線要濾除雜波, 一般用共模濾波器。

磁珠的關鍵參數

額定電流Rated Current

磁珠裡面是一根纏繞起來的細線, 電流大了就燒掉了。 所以需要根據電源線的最大電流選擇磁珠。

磁珠體積越大, 額定電流越大。 (線更粗)

磁珠阻抗越高, 額定電流越小。 (線更長)

如果在智慧硬體產品的主電源上使用磁珠, 一般都要0805或1206的尺寸的, 否則額定電流跟不上。

直流電阻DC Resistance

顧名思義, 就是直流通過磁珠時的電阻。

磁珠體積越大, 直流電阻越小(線更粗)

磁珠阻抗越高, 直流電阻越大(線更長)

直流電阻的選擇, 要根據線路負載來決定, 負載小了就要用直流電阻小的磁珠。

例如上面的喇叭線路上的磁珠, 喇叭的直流電阻只有8ohm,如果選擇最下面那個磁珠,雖然高頻阻抗夠大、濾除射頻干擾能力很強,但直流電阻高達1ohm,2顆磁珠2ohm,相對喇叭的8ohm,要消耗20%的音訊能量,會導致喇叭聲音變小、音質變差。(此時應當選用0805或更大尺寸的磁珠,高頻阻抗大,直流阻抗更小)

阻抗特性曲線

阻抗,Impedance,例如上圖第四個型號的磁珠,220ohm@100MHz,意思是對於100Mhz的信號,有220ohm的阻抗。

實際應用中,不能只看這個220ohn,而是應該根據自己要濾除的頻段,來選擇合適的磁珠。

例如下面的阻抗-頻率曲線,假設我們要濾除900MHz的干擾(GSM頻段),對著圖可以看出來,900MHz頻率下的阻抗在260ohm,既沒有太高也沒有太低。

(這個例子1G和100M相差不大,有很多磁珠可以相差到十倍以上)

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喇叭的直流電阻只有8ohm,如果選擇最下面那個磁珠,雖然高頻阻抗夠大、濾除射頻干擾能力很強,但直流電阻高達1ohm,2顆磁珠2ohm,相對喇叭的8ohm,要消耗20%的音訊能量,會導致喇叭聲音變小、音質變差。(此時應當選用0805或更大尺寸的磁珠,高頻阻抗大,直流阻抗更小)

阻抗特性曲線

阻抗,Impedance,例如上圖第四個型號的磁珠,220ohm@100MHz,意思是對於100Mhz的信號,有220ohm的阻抗。

實際應用中,不能只看這個220ohn,而是應該根據自己要濾除的頻段,來選擇合適的磁珠。

例如下面的阻抗-頻率曲線,假設我們要濾除900MHz的干擾(GSM頻段),對著圖可以看出來,900MHz頻率下的阻抗在260ohm,既沒有太高也沒有太低。

(這個例子1G和100M相差不大,有很多磁珠可以相差到十倍以上)

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