镍锌铁氧体磁芯 磁环简介及使用选择方法
磁导率英文名称：磁导率：表征磁介质磁性能的物理量。它表示电流通过后，线圈在空间或磁芯空间对磁通量的抵抗力，或在磁场中传导磁力线的能力。其公式为μ=B/H，式中H=磁场强度，B=磁感应强度。通常用符号μ表示，即介质的磁导率，或绝对磁导率。
真空磁导率
初始磁导率
在国际单位制（SI）中，相对磁导率μr是一个无量纲纯数，磁导率μ的单位为亨利/米（H/m）
饱和磁通密度Bs：磁化到饱和状态时的磁通密度。
剩余磁通密度Br：从磁饱和状态去掉磁场之后剩余的磁通密度。
矫顽力Hc：磁芯脱离饱和状态后，去掉磁场，继续受反向磁场磁化，直至磁通密度减小为零，此时的磁场强度称为矫顽力。
损耗因数tanδ：损耗因数为磁滞损耗、涡流损耗和残余损耗之和：
在哪里：
tanδe：涡流损耗因数；
tanδr： 剩余损失因子；
h1： 磁滞损耗因子；
V：岩心体积（m3）；
i：电流（A）；
e1：涡流损耗系数；
f：频率（Hz）；
r1：残差损失系数；
电阻率ρ：磁性材料每单位横截面积和每单位长度的电阻。
磁芯损耗Pc：磁芯在高磁通密度下的单位体积损耗。磁通密度通常表示为：
在公式
Bm：磁通密度峰值（mT）；
E：线圈两端电压（V）；
f：频率（kHz）；
N：线圈匝数；
Ae：有效截面积（mm2）。
电感系数AL：电感系数定义为一定形状和尺寸的磁芯上每匝线圈的自感，即
在公式
L：磁芯线圈的自感（H）；
N： 线圈匝数。
电感量通常以10-9H/N2（nH/N2）为单位来表示。
气隙的影响：当磁路中有气隙时，其损耗因子就是有气隙时的损耗因子。磁芯开气隙后，磁芯内部的磁场强度H会大大降低。开气隙可以增加磁场和温度的稳定性。
品质因数Q：
Q值越高，损耗越小，效率越高；
Q 值越高，谐振器的频率越稳定，因此也越准确。
品质因数Q：表征储能器件（如电感、电容等）或谐振电路中储存的能量与每个周期损耗的能量之比的质量指标。元器件的Q值越大，由该元器件构成的电路或网络的选择性越好。
Q值是衡量电感元件的主要参数，是指电感器在一定频率的交流电压下工作时，感抗与其等效损耗电阻之比。电感器的Q值越高，其损耗越小，效率越高。
电感的品质因数与线圈导线的直流电阻、线圈骨架的介质损耗以及磁芯、屏蔽罩等引起的损耗有关。有些人会刻意降低电感的Q值，以避免高频谐振/增益过大。降低Q值的方法可以是增加绕线电阻或使用功耗相对较大的磁芯。如果Q值过大，会导致电感烧坏、电容击穿、电路振荡。
铁氧体抗干扰磁芯特性
铁氧体抗干扰磁芯是近年来发展起来的一种新型廉价的干扰抑制器件，它的作用相当于一个低通滤波器，有效地解决了电源线、信号线和接插件的高频干扰抑制问题，使用简单、方便、效果好，不占用太多空间。利用铁氧体抗干扰磁芯抑制电磁干扰（EMI）是一种经济、简便、有效的方法，已广泛应用于计算机等各种军用或民用电子设备中。
铁氧体是将高磁导率材料与镁、锌、镍等一种或多种其他金属混合，在2000℃高温下烧结而成的一种材料。在低频段，铁氧体抗干扰磁芯呈现很低的感性阻抗值，不影响数据线或信号线上有用信号的传输。在高频段，从10MHz左右开始，阻抗增大，其感抗分量保持很小，而阻性分量则迅速增大。当高频能量通过磁性材料时，阻性分量会把这种能量转换成热能而耗散掉。这就形成了一个低通滤波器，对高频噪声信号有很大的衰减，而对低频有用信号的阻抗可以忽略不计，不影响电路的正常工作。
软磁铁氧体材料的应用及性能要求
对于软磁铁氧体来说，通常要求磁导率μi和电阻率ρ较高，矫顽力Hc和损耗Pc较低。根据用途不同，对材料的居里温度、温度稳定性、磁导率降低系数、比损耗系数等也会有不同的要求。
（1）锰锌铁氧体材料分为高磁导率铁氧体和高频低功耗铁氧体（又称功率铁氧体）两大类，锰锌高磁导率铁氧体的主要特点是具有极高的磁导率。
μi≥5000的材料通常称为高磁导率材料，一般要求μi≥12000。
锰锌高频低功耗铁氧体又称功率铁氧体，对功率铁氧体材料的性能要求是：较高的磁导率（一般μi≥2000）、高的居里温度、高的视在密度、高的饱和磁感应强度和高频下超低的铁芯损耗。
（2）镍锌铁氧体材料。在1MHz以下的低频范围内，NiZn铁氧体材料的性能不如MnZn铁氧体材料。但在1MHz以上，由于其孔隙率大，电阻率高，大大优于MnZn铁氧体材料，成为高频用途最好的软磁材料。其电阻率ρ可达108Ω・m，高频损耗小，特别适用于高频1～；而且NiZn材料的居里温度比MnZn高，Bs也高达0.5T，Hc可低至10A/m，适用于制作各种电感器、中频变压器、滤波线圈、扼流圈等。镍锌高频铁氧体材料带宽，传输损耗小。 它们常用于高频抗电磁干扰和高频功率与抗干扰一体化表面贴装器件中，作为抗电磁干扰（EMI）和射频干扰（RFI）磁芯。镍锌功率铁氧体可制成射频宽带器件，实现很宽频带内射频信号的能量传输和阻抗变换。其频率下限为几千赫兹，而频率上限可达几千千兆赫兹。镍锌功率铁氧体材料用于直流-直流转换器，可提高开关电源的频率，进一步减小电子变压器的体积和重量。
常见磁环——一般的连接线上的磁环基本有两种，一种是镍锌铁氧体磁环，一种是锰锌铁氧体磁环，每种磁环起着不同的作用。
锰锌铁氧体具有高磁导率、高磁通密度的特点，在1MHz以下频率下具有低损耗特性。
镍锌铁氧体具有阻抗极高、磁导率低（小于几百）、在1MHz以上频率损耗小的特点。锰锌铁氧体的磁导率在几千到几万，而镍锌铁氧体的磁导率在几百到几千。铁氧体的磁导率越高，其低频阻抗越大，高频阻抗越小。因此，抑制高频干扰时，应采用镍锌铁氧体；反之，应采用锰锌铁氧体。或者在同一捆电缆上同时套上锰锌和镍锌铁氧体，这样可以抑制更宽的干扰频带。磁环内外径差越大、纵向高度越大，其阻抗也越大，但磁环内径必须紧紧地缠绕在电缆上，以免产生磁泄漏。 磁环的安装位置应尽量靠近干扰源，即应靠近电缆的进线口处。
目前应用最为广泛的软磁铁氧体材料是尖晶石锰锌系列和镍锌系列，从应用角度可分为高磁导率、高频大功率（又称功率铁氧体）和抗电磁干扰（EMI）铁氧体等几大类型。
磁芯使用原理
（1）磁环的长度比较好。
（2）芯孔与穿过其中的电缆越靠近越好。
（3）当低频端受到干扰时，建议将电缆绕2至3圈。当高频端受到干扰时，不允许绕任何圈（由于存在分布电容）。使用较长的磁环。
铁氧体抑制元件尺寸的选择：
选定材料后，一般来说，铁氧体体积越大，抑制效果越好。体积一定的情况下，长而细的形状阻抗大于短而粗的形状，抑制效果更好。铁氧体的截面积越大，越不容易饱和，能承受的偏置电流越大。铁氧体的内径越小，抑制效果越好。
铁氧体抑制元件在电路板上的应用：
电路板上的EMI主要来源于周期性开关的数字电路，其高频电流在电源线与地线之间产生共模压降，造成共模干扰。为了抑制这种干扰，我们在电源线与地线之间加去耦电容，将高频噪声短路，但去耦电容通常会引发高频谐振，产生新的干扰。为此，在电路板的I/O口加铁氧体抑制元件，会有效衰减高频噪声。
铁氧体抑制元件在电源线中的应用：
在电源线的I/O口上加装铁氧体抑制元件，可以抑制高频干扰传输和电源与电路板之间的相互干扰。但需要注意的是，铁氧体元件加到电源线上时，会有直流偏置电流。铁氧体的阻抗和插入损耗随直流偏置电流的增大而减小，但当偏置电流增大到一定值时，铁氧体就会饱和。铁氧体的磁导率越低，插入损耗受直流偏置电流的影响就越小，也就越不容易饱和。
铁氧体抑制元件在信号线上的应用：
铁氧体抑制元件最常用于信号线，能有效抑制不需要的高频干扰，例如在计算机中，驱动电路与键盘之间常使用铁氧体来抑制工作频率以外的高频干扰。
铁氧体抑制元件的安装：
同一抑制元件安装在不同的位置，其抑制效果也不同，一般应安装在I/O口接口处，并用热缩套管拧紧在线路上。
（1）抑制高频干扰时，应采用镍锌铁氧体；在1MHZ-频率下，镍锌铁氧体的电阻很大。
（2）抑制低频干扰时，应采用锰锌铁氧体；频率1KHZ-10MHZ，阻值150kΩ以下。
（3）已知磁芯可用导线绕制后测量电感量，从而确定磁导率。电感量越大，频率越低。铁氧体的磁导率越大，其低频阻抗越大，高频阻抗越小。镍锌铁氧体NXO材料的起始磁导率μ比较低，约为10-2500，工作频率从500千赫到几百兆赫，电阻率大，居里温度高。锰锌铁氧体MXO材料的起始磁导率μ约为400-10000，工作频率从几十赫到几百千赫，用于上限频率f1低于-1MHz时，超过此频率，必须采用NiZn（镍锌NXO）材料。
笔记：
磁环的体积决定了低频端的最大功率处理；
线路之间的介质决定了频率高端的最大功率处理；
绕组长度决定最短工作波长；
线圈的电感决定了最小工作波长；
磁环的退磁温度决定了功率处理能力。
如果您觉得本文有用，请关注我们。
更多内容请点击左下角“阅读原文”或“阅读更多”，您也可以在打开的链接中发表自己的观点和看法，与我们一起讨论。
更多内容请点击左下角“阅读原文”或“阅读更多”，您也可以在打开的链接中发表您的观点和看法，与我们一起讨论。
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------