磁珠与电感

Abel

EMC整改中，经常用到磁珠和电感，那么磁珠和电感有什么区别呢，下文将详细介绍。

电感与磁珠，都具有抑制噪声的功能，因此一般而言，这两者可相互替换，
如DC-DC Converter的切换噪声，除了以电感抑制，亦可更换成磁珠来抑制
如下图



然而在特性上，磁珠与电感仍有些许不同，下图是磁珠的频率响应 :



电感在低频时，完全是个电阻，其阻抗由 DCR 控制，
但磁珠在低频时，其电抗大于电阻，此时完全是个电感。
另外，电感在高频时，呈电感性，
但磁珠在高频时，其电阻大于电抗，呈电阻性。
而在过了SRF之后，会呈现电容性，其抑制噪声能力会下降，这一点电感与磁珠都相同。

磁珠等效于电阻与电感串联，如下图，



高频时完全是个电阻，
因此抑制高频噪声的原理，与电感有所不同。

根据感抗公式，电感在高频时，具有很大的阻抗，
因此噪声会被反射回去，达到阻隔噪声之效。
而磁珠在高频时，是个电阻，因此会将高频噪声，转化为热能。
如下图



虽然一般而言，电感与磁珠可相互替换，
但由于磁珠在高频时为电阻性，能在相当宽的频率范围内保持高阻抗，
因此抑制高频噪声能力，会比电感来得好，所以比起电感，更常被使用于电源走线。

前述已知，若电源端的高频噪声，其频率与VCO一致，则可能会干扰VCO，
进而导致调变精确度下降，
以至于有频率误差，相位误差，调制频谱的问题，
因此收发器，PLL，VCO，其电源走线除了可摆放小p数的落地电容外，亦可摆放磁珠来抑制高频噪声。

由于磁珠的电感值与电阻值，都会随频率变化，
因此Datasheet，都会标注特定频率下的阻抗值，一般都是以100MHz为特定频率
如下图。


虽然磁珠等效于电阻与电感串联，
但磁珠对于高频噪声，才有抑制作用，
换言之，我们所要利用的，是磁珠在高频下的电阻特性，
因此在效能上，必须以电阻看待。
而由前述可知，在高频时，由于电感值小于电阻值，其磁珠的阻抗，由电阻所支配，
故其Datasheet的阻抗值，其实几乎等同于电阻值，
所以一般说的600R，代表在100MHz下，该磁珠阻抗为600奥姆，电阻值也约600奥姆。

也因为磁珠的电阻值，会随频率变化，因此在挑选时，需注意该磁珠于噪声频率下的阻抗值，
如下图



噪声频率为10MHz，而Sample A在10MHz的阻抗，明显比Sample B高出许多，
而由波形可知，Sample A的上升与下降曲线，也比Sample B平缓许多，连带在频域上的噪声成分减少许多，
亦即Sample A抑制10MHz噪声的能力较佳，而Sample B比较适用于100MHz ~ 200MHz的噪声频率

虽然噪声频率下的阻抗值越大，其抑制噪声能力越好，
但若阻抗越大，其DCR也越大，
亦即其信号的损耗，以及电源的IR Drop也越大，故需做一个折衷考虑。

而当流经电流超过饱和电流时，则电感便几乎没有抑制噪声与稳流的作用，
而磁珠也有相同限制，
由下图可知，


当流经电流加大时，其磁珠的有效阻抗与带宽，都会跟着下降，
虽然因为频偏关系，导致电容性频率范围的阻抗有所提升，
但毕竟我们所要利用的，是磁珠在高频下的电阻特性，而非电容特性，
因此同电感一般，其饱和电流越大越好，至少需为流经电流之1.3倍。


另外，电感与磁珠，其规格有所谓的额定电流，来表示所能承受的电流强度，
若用在电源走线的噪声抑制，需特别注意，
以GSM为例，若单一Slot的耗电流为300 mA，由于GSM的Burst有八个Slot，故其总消耗电流为2.4 A，
亦即其电源走线的电感或磁珠，其额定电流至少需2.4 A以上。
一般而言，额定电流越大，则尺寸也会越大，但阻抗会越小，
因此虽然额定电流越大越大越安全，但会加大占用空间，且降低抑制噪声能力，因此须做一个折衷考虑。


本文摘自网络

江浸月

前两天去面试被问到磁珠和电感的区别，虽然平时经常用，但要具体说出来，还真没说得这么仔细，这边文章刚好是我想要的，精髓精辟，值得学习，大赞LZ！

辰辰

看了LZ的帖子，豁然开朗，分析的太到位了，谢谢，后续将持续关注！

易阳

强烈顶一个！！！