剛才偶然看了本刊的兩篇有關(guān)磁珠的專家博文，這兩篇博文都是講磁珠的。其中一篇是講磁珠與電感的區(qū)別，另一篇講磁珠其實(shí)就是一電阻特性，其實(shí)這樣的說法都是不準(zhǔn)確的。

磁珠（Ferrite bead）的等效電路是一個DCR電阻串聯(lián)一個電感并聯(lián)一個電容和一個電阻。DCR是一個恒定值，但后面三個元件都是頻率的函數(shù)，也就是說它們的感抗，容抗和阻抗會隨著頻率的變化而變化，當(dāng)然它們阻值，感值和容值都非常小。

從等效電路中可以看到，當(dāng)頻率低于fL（LC諧振頻率）時，磁珠呈現(xiàn)電感特性；當(dāng)頻率等于fL時，磁珠是一個純電阻，此時磁珠的阻抗（impedance）最大；當(dāng)頻率高于諧振頻率點(diǎn)fL時，磁珠則呈現(xiàn)電容特性。

EMI選用磁珠的原則就是磁珠的阻抗在EMI噪聲頻率處最大。比如如果EMI噪聲的最大值在200MHz,那你選擇的時候就要看磁珠的特性曲線，其阻抗的最大值應(yīng)該在200MHz左右。

下圖是一個磁珠的實(shí)際的特性曲線圖。大家可以看到這個磁珠的峰值點(diǎn)出現(xiàn)在1GHz左右。在峰點(diǎn)時，阻抗（Z）曲線的值與電阻（R）的相等。也就是說這個磁珠在1GHz時，是個純電阻，而且阻抗值最大。

Z: impedance   R: R( f)   X1: L\\C

前面簡單介紹了EMI磁珠的基本特性曲線。從磁珠的阻抗曲線來看，其實(shí)它的特性就是可以用來做高頻信號濾波器。

需要注意的是，通常大家看到的廠家提供的磁珠阻抗曲線，都是在無偏置電流情況下測試得到的曲線。

但大部分磁珠通常被放在電源線上用來濾除電源的EMI噪聲。而在有偏置電流的情況下，磁珠的特性會發(fā)生一些變化。下面是某個0805尺寸 額定電流500mA的磁珠在不同的偏置電流下的阻抗曲線。大家可以看到，隨著電流的增加，磁珠的峰值阻抗會變小，同時阻抗峰值點(diǎn)的頻率也會變高。

在進(jìn)一步闡述磁珠的特性之前，讓我們先來看一下磁珠的主要特性指標(biāo)的定義：

Z (阻抗，impedance ohm) :磁珠等下電路中所有元件的阻抗之和,它是頻率的函數(shù)。通常大家都用磁珠在100MHz時的阻抗值作為磁珠阻抗值。

DCR (ohm): 磁珠導(dǎo)體的的直流電阻。

額定電流：當(dāng)磁珠安裝于印刷線路板并加入恒定電流，自身溫升由室溫上升40C時的電流值。

那么EMI磁珠有成千上萬種，阻抗曲線也各不相同，我們應(yīng)該如根據(jù)我們的實(shí)際應(yīng)用選擇合適的磁珠呢？

讓我們首先來看一下阻抗值同為600ohm@100MHz但尺寸大小不同的磁珠在不同偏置電流電流和工作頻率下的特性。

上面是四個不同大小的磁珠分別工作在0A，100mA偏置電流及在100MHz,500MHz和1GHz工作頻率下的阻抗值。

從上表的測試數(shù)據(jù)中可以看出，1206尺寸的磁珠在低頻100MHz工作時，其阻抗值僅從0A下的600ohm減小到100mA偏置電流下的550ohm,而0402尺寸的磁珠阻抗值卻從0A下的600ohm大幅減小為175ohm。

由此看來，在低頻大偏置電流應(yīng)用的情況下，應(yīng)該選擇大尺寸的磁珠，其阻抗特性會更好一些。

讓我們來看一下磁珠在高頻工作時的情形。

1206尺寸的磁珠其1GHz下的阻抗從100MHz下的600ohm大幅減小為105ohm,而0402尺寸的磁珠其1GHz下的阻抗則只由100MHz下的600ohm小幅減小為399ohm。

這也就是說，在低頻大偏置電流的情況下，我們應(yīng)該選擇較大尺寸的磁珠，而在高頻應(yīng)用中，我們應(yīng)該盡量選擇小尺寸的磁珠。

至于為什么大小磁珠會表現(xiàn)為如此特性，希望看了前面磁珠特性的讀者會自己找到答案

讓我們再來看一下下面兩個不同曲線特征的磁珠A和磁珠B應(yīng)用于信號線時的情況。

磁珠A和磁珠B的阻抗峰值都在100MHz和200MHz之間，但磁珠A阻抗頻率曲線比較平坦，磁珠B則比較陡峭。 

我們將兩個磁珠分別放在如下的20MHz的信號線上，看看對信號輸出會產(chǎn)生什么樣的影響。

                                                                                                                      波形測試點(diǎn)

下面是用示波器分別量測磁珠輸出端的波形圖

從輸出波形來看，磁珠B的輸出波形失真要明顯小于磁珠A。

原因是磁珠B的阻抗頻率波形比較陡峭，其阻抗在200MHz時較高，只對200MHz附近的信號的衰減較大，但對頻譜很寬的方波波形影響較小。而磁珠A的阻抗頻率特性比較平坦，其對信號的衰減頻譜也比較寬，因此對方波的波形影響也較大。

下面是上述三種情況對應(yīng)的EMI測試結(jié)果。結(jié)果是磁珠A和磁珠B都會對EMI噪聲產(chǎn)生很大的衰減。磁珠A在整個EMI頻譜范圍內(nèi)的衰減要稍好于磁珠B。

因此，在具體選用磁珠時，阻抗頻率特性平坦型的磁珠A比較適合應(yīng)用于電源線，而頻率特性比較陡峭的磁珠B則較適合應(yīng)用于信號線。磁珠B在應(yīng)用于信號線時，可以在盡量保持信號完整性的情況下，盡可能只對EMI頻率附近的噪聲產(chǎn)生最大的衰減。

附1：本文作者丁國勇簡介：

 從事新產(chǎn)品研發(fā)20余年。從1999年開始在HP/Agilent/Philips 醫(yī)療系統(tǒng)從事醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)品研發(fā)，主要專注于高精度數(shù)據(jù)采集，電源及EMC及系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)工作。2004年入職戴爾中國研發(fā)中心專業(yè)從事電腦產(chǎn)品電磁兼容設(shè)計(jì)。目前在EMC產(chǎn)品及設(shè)計(jì)領(lǐng)先公司萊爾德科技工作，在電磁兼容產(chǎn)品設(shè)計(jì)及培訓(xùn)方面有豐富的經(jīng)驗(yàn)。

丁國勇博客：http://group.eet-cn.com/viewBlogInfo.do?userId=8836983586

附2：EMC EMI與EMS的異同

　1、EMC 包括EMI(interference)和EMS(susceptibility),也就是電磁干擾和電磁抗干擾。
 
　2、EMI，電磁干擾度，描述電子、電氣產(chǎn)品在正常工作狀態(tài)下對外界的干擾；
 
　　EMI又包括傳導(dǎo)干擾CE（conduction emission）和輻射干擾RE(radiation emission)以及諧波harmonic。
 
  3、EMS，電磁抗干擾度，描述一電子或電氣產(chǎn)品是否會受其周圍環(huán)境或同一電氣環(huán)境內(nèi)其它電子或電氣產(chǎn)品的干擾而影響其自身的正常工作。
 
　　EMS又包括靜電抗干擾ESD，射頻抗擾度RS，電快速瞬變脈沖群抗擾度EFT，浪涌抗擾度Surge，電壓暫降抗擾度Voltage DIP and Interrupt，等等相關(guān)項(xiàng)目。