磁珠特点，原理与应用

什么是磁珠？

磁珠在1930年由日本东京工业大学的加藤与五郎和武井武两位教授发明，TDK首次生产，是电感的一种，区别就是：电感外面包裹着铁氧体材质。

因铁氧体具有高电阻率，低涡流损耗，高频时依旧具有较高的磁导率的特点，所以磁珠主要用于高频下电源或者信号的EMI去除。

为什么叫磁珠？

磁珠，英文名：Ferrite Bead，直译为铁氧体珠，因具亚铁磁性（非铁磁性）所以将其译为磁珠。

磁珠作用

通过将电路中的高频噪声信号转化为热能来达到滤波的目的，从而保护电路中的有用信号。

在低频段，磁珠的阻抗主要由电感的感抗构成，此时电阻值较小，磁导率较高，电感量大，对低频噪声信号具有显著的反射和抑制作用。
在高频段，随着频率的升高，磁导率降低，电感量减小，但此时磁芯的损耗增加，电阻成分增大，导致总阻抗增大。当高频信号通过磁珠时，电磁干扰被有效吸收并转化为热能散失。

磁珠的等效电路与构成

磁珠主要特性参数：

1.阻抗 100Ω@100MHz：指100MHz频率下的交流阻抗是100欧姆；

2.DRC直流阻抗（最好小于1ohm）：低的DRC可以保证最小压降，带载能力强；

3.额定电流：表示磁珠正常工作时允许的最大电流；

4.阻抗频率曲线：如下图一般来说频率越高阻抗越大，但是有个极值点。

磁珠的主要参数：

R_dc：直流电阻 DC Resistance
C_par：寄生电容
R_ac：交流电阻（交流磁芯损耗）
L_bead：磁珠的线圈感抗
Rated Current：额定电流

磁珠阻抗表达式：

Z = Rdc + jwLbead // Rac // Cpar

可以看出磁珠的阻抗Z是频率的函数，在不同的频率段阻抗存在变化。将带有频率部分简化为电抗X，则磁珠的表达式为：Z = Rdc + jX

将上述表达式绘制成曲线，就是磁珠数据手册中的曲线。

磁珠应用注意事项：

1.在PCB布局时，应确保磁珠尽可能靠近需要保护的电源或信号线，以实现最佳的滤波效果。此外，还需注意磁珠周围的走线和地面布局，以最小化回路面积并减少电磁干扰。

2.磁珠在滤除信号噪声时，因输入阻抗较大，一般不考虑磁珠DRC直流阻抗，但在电源，音响驱动等功率输出场合，尽量选小的DRC阻抗的磁珠。

3.磁珠的相位角也是一个重要的参数。它反映了电流和电压之间的相位关系，进而揭示了磁珠的功率损耗特性。

4.在电源线上，磁珠主要用于滤除电源EMI噪声，以提供更干净的电源供应。电源线磁珠的选择需关注工作频率应覆盖电源产生的辐射EMI噪声频率范围，通常在100MHz-300MHz之间。额定电流需满足电源工作时的最大电流要求，以避免磁珠过热。阻抗峰值应高于预期噪声频率，以实现有效衰减。同时，建议选择DCR较小的磁珠以提高电源效率

5. 在信号线上，磁珠的作用是抑制信号线上的高频干扰和尖峰干扰，同时保持信号完整性。
信号线磁珠的选择需考虑阻抗峰值频率应至少高于信号的有效带宽，以避免影响信号完整性。对于有功率输出的信号（如音频），需考虑磁珠的额定电流。为了阻抗匹配，高速信号用磁珠在100MHz左右的阻抗应接近信号线的特性阻抗。

6.噪声频率阻抗，要明确需要抑制的噪声的中心频率，并选取在该频率下具有较高阻抗的磁珠。

7.直流电阻影响信号的衰减，选型时应确保直流电阻较低，以减少对有用信号的影响。

8.额定电流，虽然信号线通常不需要承受较大电流，但仍应确保磁珠的额定电流符合电路最大工作电流要求，避免磁珠过热或损坏。

9.环境温度对磁性的影响，当环境温度升高时，磁珠的稳定性会受到影响，高温可能导致磁珠表面活性削弱，降低其对目标分子的识别和结合能力。同时，磁珠在达到居里温度（一般为110℃）后会失去磁性，磁导率也会发生永久性降低，从而影响其滤波效果。

10.环境温度对阻抗的影响，随着温度的变化，磁珠的电阻值和电感值也会随之变化。这种变化主要体现在高频滤波特性上，高温可能导致磁珠在高频范围内的阻抗降低，从而减弱其对高频噪声的抑制能力。环境温度的升高还会增加磁珠内部的电阻，即直流电阻（DCR）。这会导致通过磁珠的有用信号衰减加剧，从而影响整体电路的性能。

11. 环境温度对额定电流的影响，高温环境下，磁珠的额定电流也会受到影响。过高的温度可能导致磁珠无法承受原有的额定电流，这需要在设计时进行降额使用，以确保电路的安全性和可靠性。
————————————————
如果在数字电路中使用铁氧体磁珠，则可能会发生波形中出现过冲和下冲的情况。

因为铁氧体磁珠的电感和电路其他部分的电容（IC的输入电容等）会引发谐振，所以这个现象很容易发生在阻抗曲线陡峭的铁氧体磁珠上。

为了改善这种情况，可以采取与铁氧体磁珠串联放置一个阻尼电阻的方式。由于通过加入阻尼电阻，可以经由电阻吸收谐振能量，因此谐振会变小，从而降低过冲和下冲。

磁珠的全称为铁氧体磁珠滤波器(另有一种是非晶合金磁性材料制作的磁珠),是一种抗干扰元件,滤它功能主要是消除存在于传输线结构（电路）中的RF噪声,RF能量是叠加在直流传输电平上的交流正弦波成分,直流成分是需要的有用信号,而射频RF能量却是无用的电磁干扰沿着线路传输和辐射（EMI）。电源线去噪是磁珠常见的应用场景，硕凯电子小编给大家总结几点，电源线去噪时，磁

珠的选型要点：

从构成上来看，磁珠是由氧磁体组成，而电感则是由磁芯和线圈组成。

从原理上来看，磁珠是把交流信号转化为热能，电感是把交流存储起来并缓慢释放出去。

从功能上来看，磁珠是用来吸收超高频信号（例如RF电路，PLL，振荡电路等），而电感是一种储能元件，用在LC振荡电路、中低频滤波电路等，其应用频率范围很少超过50MHz。

磁珠的应用场景分为电源线去噪和信号线去噪这两种，因此选型也要区别对待：

用于电源线去噪时应注意以下几点：

第一，你要知道开关电源的工作频率。
一般来讲，电源产生的辐射EMI噪声，通常在小于 100MHz-300MHz之间。因此，选磁珠要选峰值频率小于300MHz低频型的磁珠。

第二，你要知道电源的工作电流。
对于那些放置于开关或非直流信号的磁珠，通常要讲交流信号转换有效值，以此来选择磁珠的额定电流。额定电流值也是电源线磁珠最大的选择要点。

第三，在满足排版空间设计要求的情况下，你要尽力选择大尺寸的磁珠。

第四，用电源线去噪的磁珠，DCR也是十分关键的参数。

尤其是对于电池供电的便携设备，应尽量选用DCR小的磁珠，以提高电源效率。

第五，磁珠的抗阻曲线要尽量平坦。

这样才能保证最大限度地滤除电源的高次谐波噪音。

用于信号线去噪应注意以下几点：

第一，搞清楚信号的工作频率。

原则上磁珠的阻抗峰值频率应至少高于信号的有效带宽，否则会影响影响信号完整性，从而影响到系统的正常工作。

第二，要知道信号电流。

大多数信号（比如视频信号）并没有太大的电流输出，选型时不需要考虑磁珠的额定电流。但部分信号（比如音频信号）是有功率输出的，在这种情况下就要考虑输出电流。

用于信号线的磁珠，通常不需要考虑磁珠DCR，磁珠的尺寸要越小越好。最后就是磁珠的阻抗曲线要尽量陡峭，以避免影响信号完整性。

除了电源线去噪之外，片式磁珠还有更多的应用场合：时钟发生电路,模拟电路和数字电路之间的滤波,I/O输入/输出内部连接器（比如串口,并口,键盘,鼠标,长途电信,本地局域网）,射频（RF）电路和易受干扰的逻辑设备之间,供电电路中滤除高频传导干扰,计算机,打印机,录像机（VCRS）,电视系统和手提电话中的EMI噪声抑止。

磁珠和电感的区别

电感是储能元件，而磁珠是能量转换（消耗）器件

电感多用于电源滤波回路，磁珠多用于信号回路，用于EMC对策磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰，而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰。两者都可用于处理EMC、EMI问题。磁珠是用来吸收超高频信号，象一些RF电路，PLL，振荡电路，含超高频存储器电路（DDR SDRAM，RAMBUS等）都需要在电源输入部分加磁珠，而电感是一种蓄能元件，用在LC振荡电路，中低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过错50MHZ。地的连接一般用电感，电源的连接也用电感，而对信号线则采用磁珠？

但实际上磁珠应该也能达到吸收高频干扰的目的啊？而且电感在高频谐振以后都不能再起电感的作用了,先必需明白EMI的两个途径，即：辐射和传导，不同的途径采用不同的抑制方法。前者用磁珠，后者用电感。对于扳子的IO部分，是不是基于EMC的目的可以用电感将IO部分和扳子的地进行隔离，比如将USB的地和扳子的地用10uH的电感隔离可以防止插拔的噪声干扰地平面？电感一般用于电路的匹配和信号质量的控制上。在模拟地和数字地结合的地方用磁珠。在模拟地和数字地结合的地方用磁珠。数字地和模拟地之间的磁珠用多大,磁珠的大小（确切的说应该是磁珠的特性曲线),取决于你需要磁珠吸收的干扰波的频率,为什么磁珠的单位和电阻是一样的呢？？都是欧姆！！磁珠就是阻高频嘛，对直流电阻低，对高频电阻高，不就好理解了吗，比如1000R@100Mhz就是说对100M频率的信号有1000欧姆的电阻,因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的，阻抗的单位也是欧姆。磁珠的datasheet上一般会附有频率和阻抗的特性曲线图。一般以100MHz为标准，比如2012B601，就是指在100MHz的时候磁珠的Impedance为600欧姆。

补充：

磁珠的选型：
磁珠主要用于EMI差模噪声抑制，他的直流阻抗很小，在高频下却有较高阻抗，一般说的600R是指100MHZ测试频率下的阻抗值。选择磁珠应考虑两方面：一是电路中噪声干扰的情况，二是需要通过的电流大小。要大概了解噪声的频率、强度，不同的磁珠的频率阻抗曲线是不同的，要选在噪声中心频率磁珠阻抗较高的那种。噪声干扰大的要选阻抗高一点的，但并不是阻抗越高越好，因为阻抗越高DCR也越高，对有用信号的衰减也越大。但一般也没有很明确的计算和选择的标准，主要看实际使用的效果，120R-600R之间都很常用。然后要看通过电流大小，如果用在电源线部分则要选额定电流较大的型号，用在信号线部分则一般额定电流要求不高。另外磁珠一般是阻抗越大额定电流越小。
磁珠的选择要根据实际情况来进行。比如对于3.3V、300mA电源，要求3.3V不能低于3.0V
，那么磁珠的直流电阻DCR就应该小于1R，这种情况一般选择0.5R，放置参数漂移。对噪声的抑止能力来说，如果要求对于100MHZ的、300mVpp的噪声，经过磁珠以后达到50mVpp的水平，假设负载为45欧姆，那么就应该选择225R@100Mhz,DCR<1R的磁珠
楼上的,45欧的阻抗是怎么估计出来的?225R又是怎么算出来的？
(45ohm/50mV)*250mV=225ohm
首先你要知道你要滤除的噪声的频段，然后选一个在该频段选一个合适的阻抗（实际的可以通过仿真得出大概要多大，仿真模型可以向厂商要），第二步确定该电路通过的最大电流，电路流过的电流确定了也意味着你要选多大额定电流的磁珠，接下来是确定磁珠的DCR（直流阻抗），根据后一级电路电压供电的范围就能算出允许的磁珠的DCR的范围。封装的话自己看着办了。最后提醒一下啊，磁珠的阻抗在你加电压后和规格书上的有点差别
要正确的选择磁珠，必须注意以下几点：

　　1、不需要的信号的频率范围为多少；
　　2、噪声源是谁；
　　3、需要多大的噪声衰减；
　　4、环境条件是什么（温度，直流电压，结构强度）；
　　5、电路和负载阻抗是多少；
　　6、是否有空间在PCB板上放置磁珠；前三条通过观察厂家提供的阻抗频率曲线就可以判断。

　　在阻抗曲线中三条曲线都非常重要，即电阻，感抗和总阻抗。总阻抗通过ZR22πfL()2+:=fL来描述。典型的阻抗曲线如下图所示：通过这一曲线，选择在希望衰减噪声的频率范围内具有最大阻抗而在低频和直流下信号衰减尽量小的磁珠型号。片式磁珠在过大的直流电压下，阻抗特性会受到影响，另外，如果工作温升过高，或者外部磁场过大，磁珠的阻抗都会受到不利的影响。使用片式磁珠和片式电感的原因：是使用片式磁珠还是片式电感主要还在于应用。在谐振电路中需要使用片式电感。而需要消除不需要的EMI噪声时，使用片式磁珠是最佳的选择。片式磁珠和片式电感的应用场合：片式电感：射频（RF）和无线通讯，信息技术设备，雷达检波器，汽车电子，蜂窝电话，寻呼机，音频设备，PDAs（个人数字助理），无线遥控系统以及低压供电模块等。片式磁珠：时钟发生电路，模拟电路和数字电路之间的滤波，I/O输入/输出内部连接器（比如串口，并口，键盘，鼠标，长途电信，本地局域网），射频（RF）电路和易受干扰的逻辑设备之间，供电电路中滤除高频传导干扰，计算机，打印机，录像机（VCRS）,电视系统和手提电话中的EMI噪声抑止。在产品数字电路EMC设计过程中，我们常常会使用到磁珠，那么磁珠滤波的原理以及如何使用呢？
铁氧体材料是铁镁合金或铁镍合金，这种材料具有很高的导磁率，他可以是电感的线圈绕组之间
在高频高阻的情况下产生的电容最小。铁氧体材料通常在高频情况下应用，因为在低频时他们主要程电感特性，使得线上的损耗很小。在高频情况下，他们主要呈电抗特性比并且随频率改变。实际应用中，铁氧体材料是作为射频电路的高频衰减器使用的。实际上，铁氧体较好的等效于电阻以及电感的并联，低频下电阻被电感短路，高频下电感阻抗变得相当高，以至于电流全部通过电阻。铁氧体是一个消耗装置，高频能量在上面转化为热能，这是由他的电阻特性决定的。
铁氧体磁珠与普通的电感相比具有更好的高频滤波特性。铁氧体在高频时呈现电阻性，相当于品
质因数很低的电感器，所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗，从而提高高频滤波效能。
在低频段，阻抗由电感的感抗构成，低频时R很小，磁芯的磁导率较高，因此电感量较大，L起主要作用，电磁干扰被反射而受到抑制；并且这时磁芯的损耗较小，整个器件是一个低损耗、高Q特性的电感，这种电感容易造成谐振因此在低频段，有时可能出现使用铁氧体磁珠后干扰增强的现象。
在高频段，阻抗由电阻成分构成，随着频率升高，磁芯的磁导率降低，导致电感的电感量减小，
感抗成分减小但是，这时磁芯的损耗增加，电阻成分增加，导致总的阻抗增加，当高频信号通过铁氧体时，电磁干扰被吸收并转换成热能的形式耗散掉。
铁氧体抑制元件广泛应用于印制电路板、电源线和数据线上。如在印制板的电源线入口端加上铁
氧体抑制元件，就可以滤除高频干扰。铁氧体磁环或磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频干扰和尖峰干扰，它也具有吸收静电放电脉冲干扰的能力。
使用片式磁珠还是片式电感主要还在于实际应用场合。在谐振电路中需要使用片式电感。而需要
消除不需要的EMI噪声时，使用片式磁珠是最佳的选择。片式磁珠和片式电感的应用场合：片式电感：射频（RF）和无线通讯，信息技术设备，雷达检波器，汽车电子，蜂窝电话，寻呼机，音频设备，PDAs（个人数字助理），无线遥控系统以及低压供电模块等。片式磁珠：时钟发生电路，模拟电路和数字电路之间的滤波，I/O输入/输出内部连接器（比如串口，并口，键盘，鼠标，长途电信，本地局域网），射频（RF）电路和易受干扰的逻辑设备之间，供电电路中滤除高频传导干扰，计算机，打印机，录像机（VCRS）,电视系统和手提电话中的EMI噪声抑止。

磁珠的单位是欧姆，因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的，阻抗的单位也是欧姆。磁珠的DATASHEET上一般会提供频率和阻抗的特性曲线图，一般以100MHz为标准，比如是在100MHz频率的时候磁珠的阻抗相当于1000欧姆。针对我们所要滤波的频段需要选取磁珠阻抗越大越好，通常情况下选取600欧姆阻抗以上的。
另外选择磁珠时需要注意磁珠的通流量，一般需要降额80％处理，用在电源电路时要考虑直流阻
抗对压降影响。