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在之前的微信公眾號文章《電子設(shè)備電磁干擾(EMI)的發(fā)生與對策》中，簡單介紹了磁珠在EMI對策中的應(yīng)用，本文將詳細(xì)介紹穿心磁珠的作用原理及其應(yīng)用。
一、穿心磁珠的原理
穿心磁珠也叫磁珠濾波器，是一種EMI噪音濾波器，主要用于抑制高頻噪音。實(shí)物與電感相似，原理與電感基本一樣，所以部分廠家會將穿心磁珠歸類為電感。電感是一種儲能器，對于抑制噪音的主要原理有點(diǎn)類似電網(wǎng)調(diào)節(jié)的“削峰填谷”，就是利用楞次定律來實(shí)現(xiàn)抑制噪音。電感在濾波應(yīng)用的過程中會有銅損與鐵損，所以當(dāng)然也會有利用鐵損來實(shí)現(xiàn)噪音的“削峰”。
穿心磁珠主要是靠磁心的鐵損（磁滯損耗與渦流損耗）來實(shí)現(xiàn)濾波效果。電流流經(jīng)磁珠會在磁珠內(nèi)部形成磁場，當(dāng)電流發(fā)生變化時，磁場隨之變化。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，磁心內(nèi)部（如紅色截面）會產(chǎn)生電場，形成內(nèi)部的渦流。磁心的內(nèi)阻很大，這些渦流最終以熱量的形式散發(fā)出去，實(shí)現(xiàn)了“削峰”式的濾波效果。同樣的，穿心磁珠也存在微量電感，所以也會有微量的“削峰填谷”式的濾波效果。因此磁珠的指標(biāo)單位是Ω，一般用在電源線或者信號線上以抑制高頻噪音。如圖1所示。
圖1 穿心磁珠主要濾波原理
穿心磁珠的磁心一般采用鎳鋅鐵氧體材質(zhì)，也可使用非晶帶材、納米晶帶材；形狀多樣，如單孔（RH）、雙孔（RID）與六孔（R6H）；但用途也都是抑制噪音。穿心磁珠的安裝方式主要分為插件式、貼片式，其中插件式的又分為立式與臥式。
二、穿心磁珠的主要用途
磁珠的主要用途是抑制二極管/MOS管反向恢復(fù)時產(chǎn)生的噪音。
如圖2，DC-DC轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)電路。在該電路中，一般情況下流過二極管的電流不從陽極流向陰極。假設(shè)在正向電流流過二極管施加反向電壓，常理來說二極管的電流會立即截停，但實(shí)際上二極管上會有短時間的很大的逆向電流。它被稱為二極管的反向恢復(fù)特性，這個電流流動的時間被稱為反向恢復(fù)時間。該回路是主電流回路，所以回路上的電阻在設(shè)計上要盡可能小，這也導(dǎo)致了反向恢復(fù)特性的短路電流缺少限制，會變成非常大，這也是二極管產(chǎn)生大損耗或產(chǎn)生大噪音的主要原因。
圖2 DC-DC轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)電路
在開關(guān)電源中，開關(guān)晶體管（功率MOSFET）搭配二極管的反向恢復(fù)特性成為大的噪音主要原因。如果在二極管的引線中加入穿心磁珠，則可以形成線圈，可以抑制反向恢復(fù)特性的短路電流，減少噪音。高速二極管的反向恢復(fù)時間會有數(shù)納秒，短路電流有時甚至?xí)嗖顢?shù)十安培，為了抑制短路電流噪音，當(dāng)然也可以加入電阻，但是如此一來就會產(chǎn)生很大的功率損耗及電壓降，所以優(yōu)先選擇磁珠來抑制短路電流噪音的同時，不會造成無效的功率損耗及額外的電壓降。
穿心磁珠不僅使用在電源線上，也可以在各種信號傳輸線路上使用，用作高頻濾波器。
針對高頻段的EMI解決方案，科達(dá)嘉推出了各種系列的穿心磁珠：RH系列，RHD系列，RID系列，RHV系列，SMB系列等，可以滿足客戶的插件式、貼片式的安裝需求。
請參考如下科達(dá)嘉代表穿心磁珠。
圖3 插件磁珠：RHR系列
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三、總結(jié)
電子產(chǎn)品的高頻化趨勢，給電子產(chǎn)品帶來小型化及節(jié)能化的同時，也帶來了高頻率的電磁兼容問題，而傳統(tǒng)的電感產(chǎn)品在高頻段的電磁干擾處理能力不盡如人意，為解決高頻段的EMI問題，磁珠就應(yīng)運(yùn)而生。
為助力電子設(shè)備解決高頻段的EMI問題，科達(dá)嘉開發(fā)了各種系列標(biāo)準(zhǔn)化的功率電感、共模電感的同時，也開發(fā)了各類結(jié)構(gòu)的穿心磁珠。工程師可以根據(jù)設(shè)計的應(yīng)用要求，訪問科達(dá)嘉官網(wǎng)或者咨詢科達(dá)嘉相關(guān)人員選擇合適的科達(dá)嘉標(biāo)準(zhǔn)化的穿心磁珠。
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