不改變電路板也能使用的靜噪元器件

一直以來(lái)，為大家介紹的都是安裝于電路板上電路中的靜噪元器件，本次將介紹無(wú)需安裝在電路板上的靜噪元器倍受矚目件（雖然也有固定于電路板上的......）
在 電子設(shè)備商品化之際，如之前介紹的，需要確認(rèn)設(shè)備產(chǎn)生的噪聲是否滿足EMI法規(guī)，但必須在完成設(shè)備的設(shè)計(jì)之后才能做最終確認(rèn)。最近，有關(guān)無(wú)噪聲干擾設(shè)計(jì)的 技術(shù)有了一定積累，并對(duì)無(wú)噪聲干擾做了諸多的研究。但結(jié)果還是要待最終確認(rèn)后才能揭曉。如果噪聲控制在噪聲限值范圍內(nèi)就沒(méi)有問(wèn)題，但經(jīng)確認(rèn)，也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn) 超過(guò)噪聲限值范圍的情況。在交貨期緊迫的情況下，又沒(méi)有時(shí)間變更電路板，像鐵氧體磁芯這種無(wú)需變更電路板的元器件就非常適用了。

鐵氧體磁芯是鐵氧體的精髓

鐵氧體磁芯是鐵氧體(這里所使用的鐵氧體被稱為軟磁鐵氧體)是陶瓷磁性體被加工為各種形狀的產(chǎn)品。以往生產(chǎn)線圈時(shí)，大多是用導(dǎo)線卷繞在環(huán)狀的鐵氧體上當(dāng)做磁芯使用的，因此用于靜噪的產(chǎn)品也同樣被稱為鐵氧體磁芯。
鐵氧體因其結(jié)構(gòu)，可分為Mn-Zn類和Ni-Zn類。Mn-Zn類具有導(dǎo)電性，因此需要絕緣加工；而Ni-Zn類具有優(yōu)良的高頻特性，因此經(jīng)常將Ni-Zn類的鐵氧體用作靜噪產(chǎn)品。

鐵氧體磁芯靜噪原理

鐵 氧體磁芯雖然形狀各異，但大多都是環(huán)形。導(dǎo)線穿過(guò)該環(huán)形孔，導(dǎo)線和鐵氧體磁芯構(gòu)成了線圈（電感）。由于該線圈（電感）與電子元器件的電感原理是相同的，所 以如圖1所示頻率越高電感值就越高。因此可以作為阻止高頻電流的低通濾波器來(lái)使用，從而降低高頻噪聲。同時(shí)，使用鐵氧體磁芯可以獲得另一種效果。如果電流 通過(guò)由鐵氧體磁芯構(gòu)成的電感，鐵氧體磁芯上會(huì)產(chǎn)生磁通量，電流能量就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榇拍?。但隨著電流的變化該磁通量再次因電磁感應(yīng)而轉(zhuǎn)換為電流。此時(shí)，磁通量的 能量并沒(méi)有全部轉(zhuǎn)回電流能量，有一部分作為磁損耗而消失(稱為磁滯損耗)。因此，通過(guò)導(dǎo)線的一部分噪聲電流作為磁損耗而消耗其能量。圖1的右側(cè)顯示了導(dǎo)線 通過(guò)鐵氧體磁芯時(shí)線圈的阻抗特性。普通線圈的阻抗多為電抗（X）成分，使用鐵氧體磁芯時(shí)電阻（R）的成分就變得非常多。這是選擇了適用于靜噪的鐵氧體材料 的結(jié)果，但就鐵氧體磁芯作為靜噪用，與高阻抗限制電流的效果相比，由磁損耗來(lái)消耗噪聲能量的效果更為顯著。


[page]鐵氧體磁芯的規(guī)格和性能

鐵氧體磁芯的靜噪性能會(huì)因鐵氧體的材料和形狀而變化。
導(dǎo)磁率因鐵氧體的材料而異，因此阻抗也不同。另外，阻抗的電阻成分和電抗成分的比率也因材料而異。但是，作為靜噪用出售的鐵氧體磁芯材料是專門(mén)針對(duì)靜噪效果而研制的，因此不論選擇什么樣的材料，在特性上也不會(huì)存在很大差異。


導(dǎo)線通過(guò)環(huán)狀磁芯的次數(shù)（圈數(shù)）增加時(shí)，電感就增加(圈數(shù)乘2的比例)，因此阻抗也增加。但導(dǎo)線繞2圈以上時(shí)，繞線 開(kāi)始處（入口）和繞線結(jié)束處（出口）接近，其間具有雜散電容，高頻噪聲會(huì)經(jīng)過(guò)該雜散電容，從而降低了高頻性能。因此，對(duì)降低噪聲所需頻率數(shù)的考量，需要設(shè) 定以下兩項(xiàng)內(nèi)容，即是選擇增加圈數(shù)重視低頻區(qū)域，還是減少圈數(shù)重視高頻區(qū)域。


阻抗會(huì)隨著圈數(shù)的增加而增加。但繞2圈以上時(shí)，就會(huì)因繞線開(kāi)始處和繞線結(jié)束處的接近而降低高頻性能。[page]
另外，如圖4所示鐵氧體磁芯的尺寸會(huì)影響其性能。因此，盡可能選擇內(nèi)徑小、截面積大的環(huán)形磁芯。


作為共模扼流線圈用的鐵氧體磁芯

鐵氧體磁芯因其使用方便，常通過(guò)電纜被廣泛使用。但該電纜與接口電纜和電源電纜等 數(shù)根電纜并行布線，常會(huì)產(chǎn)生共模噪聲問(wèn)題。在這種情況下，共模扼流線圈對(duì)靜噪是有效的，可以將電纜集中通過(guò)一個(gè)鐵氧體磁芯，作為共模扼流圈發(fā)揮功效。在通 過(guò)單端布線數(shù)根信號(hào)線接口電纜的情況下，共模扼流線圈難以布線。但如使用鐵氧體磁芯，就可以通過(guò)集中電纜穿過(guò)鐵氧體磁芯的方式，簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)共模扼流線圈的 功能。


形狀各異的鐵氧體磁芯

以上為大家介紹了環(huán)狀鐵氧體磁芯，此外，還有其他形狀各異的鐵氧體磁芯也逐漸商品化了。有配合扁平型電纜和 FPC（柔性電路板）形狀的寬幅薄型成形產(chǎn)品，可以不通過(guò)電纜，也能使用的分割組裝型磁芯產(chǎn)品等等。另外還有非環(huán)狀的、平面狀產(chǎn)品。這是貼于IC等有電磁 波輻射的地方，利用鐵氧體的磁損耗來(lái)降低通過(guò)這里的電磁波吸收效果。