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磁环的选型及使用方法 -【金磁科技】

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2019.11.15
信息摘要:
吸收磁环,又称铁氧体磁环,简称磁环。它是电子电路中常用的抗干扰元件,对于高频噪声有很好的抑制作用,一般使用铁氧体材料(Mn-Zn)制成。这种…

吸收磁环,又称铁氧体磁环,简称磁环。它是电子电路中常用的抗干扰元件,对于高频噪声有很好的抑制作用,一般使用铁氧体材料(Mn-Zn)制成。这种材料的特点是高频损耗非常大,具有很高的导磁率,最重要的参数为磁导率μ和饱和磁通密度Bs。  磁环较好地解决了电源线,信号线和连接器的高频干扰抑制问题,而且具有使用简单,方便,有效,占用空间不大等一系列优点,用铁氧体抗干扰磁心来抑制电磁干扰(EMI)是经济简便而有效的方法,已广泛应用于计算机等各种军用或民用电子设备。 磁环的选择 我们平时在电子设备的电源线或信号线一端或者两端看到的磁环就是共模扼流圈。共模扼流圈能够对共模干扰电流形成较大的阻抗,而对差模信号没有影响(工作信号为差模信号),因此使用简单而不用考虑信号失真问题。并且共模扼流圈不需要接地,可以直接加到电缆上。 将整束电缆穿过一个铁氧体磁环就构成了一个共模扼流圈,根据需要,也可以将电缆在磁环上面绕几匝。匝数越多,对频率较低的干扰抑制效果越好,而对频率较高的噪声抑制作用较弱。在实际工程中,要根据干扰电流的频率特点来调整磁环的匝数。通常当干扰信号的频带较宽时,可在电缆上套两个 磁环,每个磁环绕不同的匝数,这样可以同时抑制高频干扰和低频干扰。从共模扼流圈作用的机理上看,其阻抗越大,对干扰抑制效果越明显。而共模扼流圈的阻抗来自共模电感lcm=jwlcm,从公式中不难看出,对于一定频率的噪声,磁环的电感越大越好。但实际情况并非如此,因为实际的磁环上还有寄生电容,它的存在方式是与电感并联。当遇到高频干扰信号时,电容的容抗较小,将磁环的电感短路,从而使共模扼流圈失去作用。 根据干扰信号的频率特点可以选用镍锌铁氧体或锰锌铁氧体,前者的高频特性优于后者。锰锌铁氧体的磁导率在几千---上万,而镍锌铁氧体为几百---上千。铁氧体的磁导率越高,其低频时的阻抗越大,高频时的阻抗越小。所以,在抑制高频干扰时,宜选用镍锌铁氧体;反之则用锰锌铁氧体。或在同一束电缆上同时套上锰锌和镍锌铁氧体,这样可以抑制的干扰频段较宽。 磁环的内外径差值越大,纵向高度越大,其阻抗也就越大,但磁环内径一定要紧包电缆,避免漏磁。 磁环的安装位置应该尽量靠近干扰源,即应紧靠电缆的进出口。

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磁环的选型及使用方法

(1)关于匝数

匝数越多,抑制低频干扰效果越好,抑制高频噪声作用较弱。实际使用当中磁环匝数要根据干扰电流的频率特点来调整。

当干扰信号频带较宽时,可以在电缆上套两个磁环,每个磁环绕不同的匝数,这样可以同时一种高频干扰和低频干扰。并不是阻抗越大,对干扰信号的抑制效果越好,因为实际磁环上存在寄生电容,这个寄生电容与电感并联,但遇到高频干扰信号时,这个寄生电容将磁环的电感短路,失去作用。

(2)计算

物理部分(磁环酷似空心圆柱):        截面积:A = (OD-ID)*HT/2       (cm2)

平均(有效)磁路长度:l = (OD-ID)*π*2 / 2   (cm) 内部体积:V = A *l                (cm3)

电磁部分:

电感:L = (μ*4π*N2*A*10-2) / l      (μH) 最大磁通量:B = E * 108 /(N*A) 磁力:H = 4*π*N*I/l 磁导率:µ = B/H

变量解释:

OD:磁环外径  cm ID:磁环内劲   cm HT:磁环高度  cm I:电流 E:电压

磁导率也有如下公式: µ=µo*µr(磁环磁导率)

其中µo是真空中的磁导率4∏*10-7 H/m, µr= 47 H/m(磁环相对真空的磁导率)

一般给的参数为电感系数AL,可以根据公式AL = L / N2来求出电感

磁环使用方法:

不同频率下磁环有不同的阻抗特性,一般低频是阻抗很小,高频时阻抗急剧升高。信号频率越高,磁场越容易辐射出去,一般信号线是没有屏蔽的,比如现在我所用的CAN总线,这些信号线就成了完美的天线,这个天线不停的接收周围的高频信号,这些信号的叠加改变了实际要传输的信号。磁环可以很好的通过有用的信号,同时抑制高频的干扰信号。在高频段(大于10MHz),感抗仍然保持很小,而阻抗很大,使得高频信号的能量穿过磁性材料时,转换成热量散发出去,从阻碍了高频信号的通过,抑制了高频信号的干扰。通常最佳抑制频率范围跟铁氧体抑制元件有关,通常磁导率越高,抑制频率越低,铁氧体体积越大,抑制效果也越好,体积一定时,长而细的比短而粗的抑制效果好内劲越小抑制效果也越好。 抑制共模信号干扰时,可以将信号(连根差分信号线)或电源线(正负线)同时穿过磁环,为了增加效果,可以在磁环上对称的绕几圈,增加电感量,增强对共模信号的吸收效果,但是对差摸信号没有影响。元件应当安装在靠近干扰源的地方,对于输入输出电路,应尽量靠近屏蔽盒的进出口出。



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