电路中的元器件电感和磁珠,终于搞清楚了!!

原创 硬件那点事儿 2024-06-18 09:47

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Part 01

前言

大家经常听到“电感”,“磁珠”这两个词,但是在进行电路设计时,什么时候需要用电感?什么时候需要用磁珠呢?这就需要搞清楚电感和磁珠的区别了,以下从电感和磁珠选型时的关键点来对比说明。

Part 02

工作原理对比

铁氧体磁珠:

铁氧体磁珠可减少或消除电路中的高频电磁干扰 (EMI),它的功能类似于低通滤波器,仅允许低频信号流经电路,同时消除高频噪声。铁氧体磁珠有两种类型:线绕磁珠和传统片式磁珠。铁氧体磁珠可以增强系统抗干扰能力,但不能解决所有EMI问题。铁氧体磁珠的主要参数是阻抗,阻抗的单位是欧姆(Ω)。

电感:

电感器,也称为扼流圈或线圈,当电流变化时会以电压形式感应出电磁力。铁氧体片式电感器是由多个铁氧体多层堆叠在一起形成的电感器,电感器的主要参数是电感量、DCR和电流,电感量的单位为uH或mH。根据楞次定律,感应电压的变化方向与产生感应电压的电流变化相反。电感器是由绕制线圈和两个端子组成的无源磁芯。它具有在磁场中储存能量的能力。磁芯通常由铁氧体组成,有助于限制电流。

Part 03

阻抗曲线对比

磁珠的阻抗曲线:

磁珠的阻抗在低频时非常低,通常在几欧姆以下。随着频率增加,磁珠的阻抗显著增加。典型的磁珠在数百MHz的频率下可以达到几十欧姆到几百欧姆的阻抗。阻抗曲线在某个频率点之后可能会趋于平缓或下降,这取决于磁珠的材料和结构特性。磁珠的阻抗曲线通常没有明显的谐振峰值,因为其设计目的是提供宽频段的高频抑制。

电感器的阻抗曲线:

电感器的阻抗在低频时以直流电阻(DCR)为主,通常非常低。随着频率增加,电感器的阻抗近似线性增加,阻抗与频率成正比(Z = 2πfL)。在某个特定频率,电感器会与寄生电容产生谐振,阻抗出现尖峰,然后迅速下降。电感器的Q值较高,谐振峰值显著,适合用于谐振和滤波应用。

总结来说磁珠的阻抗曲线更平滑,适合宽频段的高频噪声抑制。电感器的阻抗曲线有明显的谐振峰值,适合用于谐振和高Q滤波应用。

磁珠的单位是Ω,可以把磁珠理解成电阻,磁珠通过将高频交流信号转换成热能来消耗这些信号,电感的单位是H,电感器的主要功能是储存能量,因此它是一种储能元件。它能够平滑电流变化,并在电路中起到滤波和能量储存的作用。主要用于抑制传导干扰,通过储存并逐渐释放电能来平滑电流波动。


Part 04

为什么辐射使用磁珠,传导使用电感?

EMC中有两项重要的测试就是传导测试CE和辐射测试RE,这两项测试时如何选择珠和电感呢?
磁珠在高频下的阻抗增加显著,使其非常适合在高频范围内工作。由于电磁辐射干扰主要是高频信号,磁珠可以有效吸收这些高频成分,减少电磁辐射。磁珠的频率响应较宽,在较宽的频率范围内都能提供有效的抑制,这对宽带高频噪声尤为重要。

电感器的阻抗随着频率的增加而增加,在较低频率范围内表现出良好的滤波特性。传导干扰通常是较低频率的干扰信号,电感器的这种特性使其非常适合用于抑制传导干扰。


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