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电磁兼容测试中,磁珠和电感在解决EMC和EMI方面有何效果

磁珠和电感正在解决EMIEMC层次效果有什么不同,各有什么特点,应用磁珠效果会更好吗?原则上,磁珠可以等同于一个电感,所以磁珠在原理上EMI和EMC电路等于抑制电感,主要是抑制高频传输电磁干扰。

磁珠可以等同于电感,但这种等效电感不同于电感线圈。磁珠与电感线圈的最大区别在于电感线圈具有分布电容。因此,电感线圈相当于电感与电容并联。如图1所示。在图1中,LX等效电感(理想电感),RX线圈的等效电阻,CX电感的分布电容。


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理论上抑制传输电磁干扰,规定抑制电感的电感越大越好,但对于电感线圈,电感越多,电感线圈的分布电容越大,两者的效果可能相互抵抗。


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图2是普通电感线圈的阻抗与频率之间的关系图。从图中可以看出,电感线圈的阻抗随频率的增加而增加,但当其阻抗增加到最高值时,由于并联电容的作用,阻抗随频率的增加而迅速下降。当阻抗增加到最高值时,电感线圈的分布电容等效电感引起并联谐振。在图中,L1>L2>L3.可见电感线圈的电感越多,谐振频率越低。从图2可以看出,如果频率为1,MHz抑制电磁干扰,选择L1还不如采用L3,由于L3的电感比L一小十倍以上,因此L3成本也要比L1低很多。

如果我们想进一步提高抑制频率,那么我们最终选择的电感线圈必须是它的最小规定值,只有1圈或不到1圈。磁珠,即穿心电感,是一个匝数小于1圈的电感线圈。但穿心电感比单圈电感线圈的分布电容小几倍到几十倍,因此穿心电感的输出功率高于单圈电感线圈。

穿心电感的电感量一般比较小,大概在几微亨到几十微亨之间。电感量的大小与穿心电感中导线的大小和长度以及磁珠的截面有关,但与磁珠电感量最相关的是磁珠的相对导磁率。图3.图4是指导线和穿心电感的原理图。在计算穿心电感时,首先计算圆截面直导线的电感,然后乘以磁珠的相对导磁率计算穿心电感的电感。


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此外,当穿心电感的输出功率很高时,磁珠体内会产生涡旋,相当于减少穿心电感的导磁率。此时,我们通常使用合理的导磁率。合理的导磁率是磁珠在一定输出功率下的相对导磁率。但由于磁珠的工作频率只是一个范畴,所以平均导磁率在实际应用中很常用。

低频时,一般磁珠的相对导磁率很高(超过100),但高频时的合理导磁率只有相对导磁率的几分之一甚至几十分之一。因此,磁珠也有截止频率问题频率是将磁珠的高效导磁率降低到接近1时的工作频率fc,此时,磁珠已经失去了电感的功效。一般磁珠的截至频率fc都在30~300MHz中间,截止频率与磁珠材料有关,一般磁芯材料导磁率越高,截止频率越高fc相反,低频磁芯材料的涡流损耗越小。用户在进行电路设计时,可以规定磁芯材料供应商对磁芯输出功率和合理导磁率进行数据测试,或者各输出功率下穿心电感的趋势图。图5是穿心电感的次数趋势图。


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磁珠的另一个用途是做电磁屏蔽,它的电磁屏蔽效果比屏蔽线的屏蔽效果好,这是普通人不太注意的。其应用方法是让一双导线穿过磁珠中间,当电流从双导线流过时,大部分磁场集中在磁珠中,磁场不会辐射;因为磁场在磁珠中产生涡旋,涡旋导致电缆方向与导体表面电缆方向相反,相互抵抗,因此磁珠对电场也有屏蔽作用,即磁珠对导体中的磁场有很强的屏蔽作用。

利用磁珠进行电磁屏蔽的优点是磁珠不需要接地,可以避免屏蔽线接地的麻烦。用磁珠作为电磁屏蔽,对于双导线,也相当于连接路线中的共模抑制电感,对共模干扰信号有很强的抑制作用。

可见,电磁兼容测试中,电感线圈主要用于低频电磁干扰EMI抑制,磁珠主要用于高频干扰信号EMI抑制,因此,对一个宽频段的电磁干扰进行了抑制,EMI抑制,必须同时选择多种不同性质的电感才能合理。此外,共模传输电磁干扰还应进行EMI抑制,要注意抑制电感与Y电容的连接。Y电容和抑制电感应尽可能靠近电源的键入端,即电源插头的位置,高频电感应尽可能靠近Y电容,Y电容应尽可能靠近连接地面的地线(三心电源线的地线)EMI抑制是有效的。


相关关键词: 电磁兼容测试EMCEMI
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