珠子里有什么？

　　鐵氧體磁珠的簡(jiǎn)單形式是穿過(guò)稱為鐵氧體的中空陶瓷材料插入的導(dǎo)線。

　　鐵氧體的電磁特性允許材料影響流經(jīng)導(dǎo)體的電流。這種影響的確切性質(zhì)部分取決于鐵氧體的類型（例如，錳鋅與鎳鋅），并且特定鐵氧體材料的性能可以通過(guò)制造工藝進(jìn)一步細(xì)化。在許多表面貼裝鐵氧體磁珠中，導(dǎo)體形成線圈結(jié)構(gòu)，單個(gè)繞組在鐵氧體片之間分層。因此，電氣特性還取決于繞組結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。
　　鐵氧體磁珠可分為兩大類：高 Q（又名諧振）磁珠和低 Q（又名非諧振）磁珠。高 Q 值磁珠適用于需要高水平諧振的應(yīng)用，例如振蕩器和專用濾波器。然而，在電源濾波的背景下，我們需要盡量減少諧振（如本文后面所討論的），因此高 Q 值磁珠被淘汰。在本文的其余部分，您可以假設(shè)任何提到鐵氧體磁珠的地方都是指低 Q 磁珠。
　　它不是電感器，不是電容器，不是電阻器......

　　在我們嘗試了解鐵氧體磁珠時(shí)，我們可以先考慮一個(gè)一階等效電路，然后將這個(gè)等效電路轉(zhuǎn)換為阻抗與頻率的通用圖。

　　電感器位于中心，以提醒鐵氧體磁珠的主要響應(yīng)是電感，即阻抗隨頻率的增加而增加。然而，在某個(gè)時(shí)候（通常在 30 到 500 MHz 之間），并聯(lián)電容開始主導(dǎo)電感，然后阻抗隨頻率的增加而降低。相對(duì)較小的并聯(lián)電阻（例如大約 100 Ω）減少了與電容器和電感相關(guān)的諧振，因此阻抗在轉(zhuǎn)換點(diǎn)趨于平穩(wěn)，而不是以典型的高 Q 值方式達(dá)到峰值。下圖中顯示了 Wurth Electronics 制造的標(biāo)準(zhǔn) SMD 鐵氧體磁珠的測(cè)量阻抗特性，這種響應(yīng)很明顯：

　　黑線表示總阻抗，該阻抗（盡管未顯示在圖中）從 R 開始系列，也稱為磁珠的直流電阻。然后，它在感應(yīng)頻率范圍內(nèi)線性增加，在 300 MHz 時(shí)趨于平穩(wěn)，然后開始下降，在 1.1 GHz 處趨于平穩(wěn)。
　　紅色和藍(lán)色虛線表示總阻抗是兩個(gè)不同元素的結(jié)果，即感抗 （XL） 和頻率相關(guān)電阻 （R）。這就引出了一個(gè)重要的點(diǎn)：上面給出的等效電路旨在復(fù)制磁珠的頻率響應(yīng)，它不傳達(dá)磁珠的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。等效模型有助于理解鐵氧體磁珠的阻抗如何隨頻率變化以及執(zhí)行仿真，但決定元件阻抗特性的主要因素是鐵氧體材料本身。理解這一點(diǎn)很重要，因?yàn)榈刃щ娐房赡軙?huì)分散您對(duì)鐵氧體磁珠的一個(gè)定義特性的注意力：它們實(shí)際上會(huì)耗散高頻能量。
　　噪音輸入，熱量輸出
　　回想一下，理想的電感器和電容器不會(huì)耗散任何能量;它們僅將能量存儲(chǔ)在磁場(chǎng)（電感器）或電場(chǎng)（電容器）中。另一方面，電阻器從電路中吸收能量并將其作為熱量消散。與電感器不同，鐵氧體磁珠在高頻下故意保持電阻。這就是為什么上圖中有標(biāo)記為“R”的紅色虛線——從大約 100 MHz 到 1 GHz，磁珠表現(xiàn)出明顯的電阻阻抗，而不是無(wú)功阻抗。實(shí)際上，一些鐵氧體磁珠和鐵氧體磁芯電感在結(jié)構(gòu)上幾乎相同，只是鐵氧體磁珠使用更“有損”的鐵氧體材料，因?yàn)橹圃焐滔Ｍ胖楹纳⒍皇谴鎯?chǔ)高頻能量。
　　但為什么要費(fèi)力地強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)呢？我們費(fèi)苦思索有兩個(gè)原因。首先，除非你充分思考了電感器和磁珠之間的基本區(qū)別，否則你無(wú)法真正理解鐵氧體磁珠。其次，這種“有損”特性使鐵氧體磁珠特別適合于噪聲抑制。為什么？當(dāng)存儲(chǔ)在電感中的高頻噪聲能量與電路中其他位置的電容相互作用時(shí)，電感會(huì)導(dǎo)致諧振和振鈴。正如我們?cè)谇懊娴奈恼轮兴吹降?，即使我們只處理寄生電感，振鈴也?huì)成為嚴(yán)重的問(wèn)題。我們不想加劇諧振/振鈴情況，因此我們選擇了鐵氧體磁珠而不是電感器。
　　謹(jǐn)慎選擇

　　限度地發(fā)揮鐵氧體磁珠的噪聲抑制優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵是確保目標(biāo)噪聲頻率落在磁珠的電阻帶內(nèi)，即電阻阻抗主導(dǎo)電抗阻抗的頻率響應(yīng)部分。這意味著您不能簡(jiǎn)單地查看目錄或數(shù)據(jù)表中列出的主要規(guī)格。例如，假設(shè)您預(yù)計(jì)由于微處理器時(shí)鐘信號(hào)，在 100 MHz 處會(huì)出現(xiàn)噪聲尖峰。Digi-Key 對(duì)上述 Wurth 零件的描述如下：

在規(guī)格中，您會(huì)看到：

　　根據(jù)此信息，您可以假設(shè)磁珠的電阻頻帶包括 100 MHz。在這種情況下，您是對(duì)的——如頻率響應(yīng)圖所示，這個(gè)特定的磁珠在大約 80 MHz 時(shí)進(jìn)入其電阻狀態(tài)。

　　然而，在 100 MHz 時(shí)仍然存在顯著的感抗，顯然，磁珠將在 300 MHz 左右的噪聲頻率下提供性能。

　　現(xiàn)在，假設(shè)您正在考慮 TDK 的零件編號(hào) MMZ1608D121CTAH0。描述和阻抗規(guī)格如下：

　　如果您再次假設(shè)磁珠在 100 MHz 時(shí)主要是電阻，遇到了一些麻煩：

　　該圖顯示 100 MHz 仍然非常在磁珠阻抗曲線的電感部分內(nèi)。根據(jù)曲線開始趨于平穩(wěn)的點(diǎn)，電阻頻帶從大約 500 MHz 開始，磁珠直到 700 MHz 才達(dá)到其噪聲頻率點(diǎn)。因此，如果選擇這種磁珠，不僅在目標(biāo)噪聲頻率下阻抗較低，而且阻抗類型（即無(wú)功）可能會(huì)使您的電路更容易受到電源線上的振鈴甚至嚴(yán)重振蕩的影響。