内径25mm抗干扰卡扣式磁环
1、铁氧体材料的各种应用及要求
铁氧体抗干扰磁环磁芯是一种抗干扰抑制装置。 其功能相当于低通滤波器。 可有效解决电源线、信号线、连接器的射频干扰抑制问题。 它简单、方便、易于使用。 有效——使用时只需将铁氧体磁环放在保护线上即可，无需接地。 利用铁氧体磁环对高频干扰反射的阻抗，有效抑制高频干扰。 它具有占用空间小、价格低廉等一系列优点，因此得到了广泛的应用。
铁氧体是将氧化铁与多种其他粉末状金属（通常是锰、锌、镍、钴）放在一起，经挤压、高温一定时间烧结而形成的陶瓷晶体。 铁氧体材料的电磁性能与所添加的金属成分以及烧结过程中的时间、温度和环境有关。
由于铁氧体材料的成分不同，应用目的不同，对铁氧体磁芯材料一般有以下不同的要求：
(1)在低电平信号中的应用。 铁氧体材料要求具有低损耗和良好的稳定性——随时间和温度变化很小。 主要应用有高Q值电感、共模电感、宽带匹配脉冲变压器、无线电发射天线等。
(2)在电源方面的应用。 要求铁氧体材料在工作频率和温度下具有高磁通密度和低损耗。 主要应用包括开关电源、磁放大器、DC-DC转换器、电源线滤波器、触发线圈和电池充电变压器等。
(3)在射频干扰抑制中的应用。 要求铁氧体材料所体现的阻抗较大。 主要用于抑制线路中的寄生振荡，衰减传输线路中不需要的信号。
可见，对于不同的应用目的，对铁氧体材料的性能要求是不同的。 我们需要特别注意的射频干扰抑制材料不仅必须具有高磁导率——大电感——而且还必须具有大插入损耗——相当于高损耗电阻。 这样，用于射频干扰抑制的铁氧体材料的高电感和高电阻特性保证了其阻挡和衰减高频干扰。 这种专为抑制射频干扰而设计的铁氧体磁芯有时被称为抗干扰磁芯或EMI磁芯。
如图1所示，在开关电源中，抗干扰磁芯主要用在电源进线上，抑制射频传导和辐射骚扰； 它们被放置在高频变压器的引线端子、开关晶体管和次级整流二极管引脚上。 作为抑制射频辐射骚扰的手段。
图1 各种铁氧体磁芯器件
2、铁氧体抗干扰磁环磁芯工作原理
铁氧体材料的阻抗由串联的两部分组成； 感抗XL和等效损耗电阻R。两者都与频率相关，如图2所示。
低频时，磁环的阻抗主要是感抗，与材料的导磁率有关，大部分干扰信号都会被反射。 随着频率的增加，导磁率迅速下降，抑制感抗的增加——甚至降低感抗。 但高频时铁损显着增大，导致总阻抗Z=(XL2+R2)1/2继续增大。 此时，铁损成为阻抗的主要成分，导致干扰信号被吸收。
图2 铁氧体的阻抗特性
例如：若使用前后磁芯ZL（负载阻抗）上的电压分别为E1和E2，则Zs为信号源内阻，Z为铁氧体的等效阻抗； 则磁芯对干扰的衰减效果为：
A=20Lg(E1/E2)=20Lg(Zs+Z+ZL)/(Zs+ZL)
由该式可知，信号源内阻Zs与负载阻抗ZL之和越小，铁氧体磁芯的等效阻抗Z越大，铁氧体磁芯对高频干扰的抑制效果越好。
三、铁氧体抗干扰磁环磁芯的应用范围
不同的铁氧体材料有不同的最佳抑制频率范围，这与导磁率有关。 材料的磁导率越高，最佳衰减频率越低； 反之，材料的磁导率越低，衰减频率越高。 因此，锰锌铁氧体更适合在低频——如30MHz及以下使用。 镍锌铁氧体更适合用于高频应用，如30MHz或更高。
在直流或低频交流电流偏置的情况下，要考虑抑制性能的下降和饱和现象，因此应尽可能采用低导磁率的材料。 铁氧体抗干扰磁芯广泛应用于PCB电路板、电源线、数据信号线的干扰抑制。
1）PCB电路板上的应用
PCB电路板上的干扰主要来自数字电路，其高频开关电流对电源线和地线产生强烈干扰。 当数字电路通过传导或辐射进行开关时，电源线和信号线会发出高频噪声。 常见的干扰抑制方法是在电源与地之间添加去耦电容，使高频噪声短路。 但单独使用去耦电容有时会引起高频谐振并产生新的干扰。 在PCB电路板走线入口处添加铁氧体干扰抑制磁珠，可以有效衰减高频噪声。
2) 电力线路上的应用
电源线会将外部电网的干扰和开关电源的噪声传输到设备线路上。 在电源的出口和PCB电路板的电源入口处设计铁氧体干扰磁芯，不仅可以抑制电源和PCB电路板之间高频干扰的传输，还可以抑制高频干扰的相互干扰。 - PCB 电路板之间的频率噪声。 。
值得注意的是，铁氧体抗干扰磁芯在电源线上的应用有时会引起偏置电流问题——例如，当铁氧体磁芯放置在有直流电通过的电源线上时，甚至会出现磁芯饱和的情况。 降低铁氧体的导磁率可以减轻偏置电流的影响，因此电源线上使用的铁氧体抗干扰磁芯应选择磁导率低、截面大的器件——也可以通过通风将铁芯打开。 间隙以避免偏置电流的影响。 当偏置电流较大时，电源进线和回线可以同时放在同一个磁芯中，这样也可以避免饱和。 该方法对于抑制进线和回线的共模噪声也很有效。
3）信号线上的应用
铁氧体抗干扰磁芯还可以用在信号线上，以抑制元件或设备之间的噪声传输。 但信号线的阻抗一般大于电源线，因此干扰抑制效果不会像电源线上那么明显。
4、铁氧体磁芯形状和尺寸的选择
铁氧体磁芯的形状和尺寸会影响干扰抑制效果。 一般来说，铁氧体磁芯越大，抑制效果越好。 当体积一定时，长而细的磁芯比短而粗的磁芯具有更大的阻抗和更好的抑制效果。 在偏流的情况下，应考虑饱和问题。
铁氧体磁芯的截面积越大，就越不易饱和，能承受的偏置电流也越大。 另外，铁氧体磁芯的内径越小，抑制效果越好。
总结：选择铁氧体磁芯的原则是在空间允许的情况下，选择尽可能长、尽可能厚、尽可能小的磁芯。
5、铁氧体抗干扰磁芯使用要点
1）在干扰源、受干扰设备信号入口及干扰信号传输路径上使用磁芯，减少干扰对产品工作的影响。
2）针对不同的干扰频率范围应选择不同的芯材。 锰锌材料适用于低频干扰场合； 镍锌材料适用于高频场合。 即使同为锰锌或镍锌材料，不同厂家的产品其抑制性能也不同。
3）根据不同的应用场合，应选择合适形状的铁氧体磁芯材料。 如图 3 所示，各种类型的电线都有环形、珠状、圆柱形、扁平夹条和多孔形状。 PCB电路板上可以使用磁珠、磁珠与陶瓷电容器的组合、表面贴装材料等。
图3 铁氧体磁芯材料及应用示意图
4）铁氧体磁芯在电路中的阻抗与绕在磁芯上的匝数有关。 匝数越多，阻抗越大，但容易饱和。 另外，绕组间的分布电容也较大，不利于高频特性。 这需要通过实验来确定。
5）当铁氧体磁芯用于电源线时，由于直流偏置或过大的交流电流通过，磁芯将进入饱和区，导致铁氧体阻抗和插入损耗降低。 因此，应选择磁导率低、截面积大的材料。 或者在两个半环之间使用气隙 - 类似于卡扣式磁环。 用于抑制电源线上的共模干扰时，电源进线及其回线可同时穿过磁芯。 由于电流在两根导线上流动方向相反，因此磁芯不会进入饱和状态。
6) 放置在导线上的磁珠或磁筒的尺寸必须与导线直接匹配。 磁芯绕组剩余内径越小，抑制干扰的效果越好。 另外，如果空间尺寸允许，尽量使用长度和壁厚较大的磁芯。
7）使用时要特别注意铁氧体磁芯的安装位置。 不同的位置会有很大不同的压制效果。 因此，要求铁氧体磁芯最终使用的位置必须与实验测试时选择的位置一致。 选择位置时，磁芯应安装在靠近干扰源或干扰入口处，以防止干扰在被抗干扰磁芯吸收之前耦合到其他地方。
8）对于PCB电路板来说，电磁干扰主要来自于高频、高压、高频大电流的开关电路和数字电路。 这时，电流经过的地方就会产生强烈的干扰，也会传导到电源线和信号线。 耦合被进一步辐射或传导出去。 因此，通常需要在产生高频电压和电流的线路或器件的引脚上放置磁珠或磁环； 还可以并联电容器以进一步抑制电磁干扰。 同样的机制，可以在电源线入口处添加磁珠或磁环以及电容进行滤波。
9）由于磁芯在干扰抑制时充当损耗电阻，因此它与干扰源和负载之间存在能量分配问题。 由于电源线的阻抗远低于信号线，因此在电源线上加磁芯的效果比信号线明显得多。
10）为了防止磁芯在电线上移动，从而损坏电线或与其他部件碰撞，磁芯穿在电线上后必须用热缩套固定。
6、铁氧体抗干扰磁环磁芯的常见使用实例分享
某设备有两个超标辐射频点，一个是40MHz，一个是。 经检查，确定是电缆共模辐射引起的。 在连接线上加磁环1圈，干扰明显减少，不再超标； 但40MHz的还是超标的。 将连接电缆绕磁环3圈以上后，40MHz干扰降低，不再超标，但电缆位置再次超标。 通过分析，增加连接电缆上铁氧体磁环的数量，可以增加不同匝数对应的低频阻抗，从而可以抑制40MHz的共模辐射。 但连接电缆上的磁性绕组超过3匝后，匝间线圈与铁氧体磁芯之间的寄生电容会增大，导致高频阻抗降低，辐射过大。
解决办法：可以在该连接线上放置两个磁环。 其中之一，连接电缆缠绕在其周围，以抑制该位置辐射过多的问题； 然后使用另一个磁环，并将电缆线绕在其上3圈以上，专门处理40MHz超标问题。 让两个磁环彼此靠近地串起来。
注意：当有大电流通过穿过铁氧体磁环的电缆时，由于磁饱和问题，铁氧体所体现的阻抗会下降。 这时，在选择磁芯时，可以有意识地适当选择长度和壁厚较大的磁环进行改进。 同时，由于铁氧体磁环主要抑制高频干扰，而高频干扰一般为共模干扰，因此在使用时，承载电流及其回流的线对必须经过铁氧体磁环。同一时间。 这样可以避免电流偏置，并且不会改变对共模干扰电流的衰减效果。
铁氧体磁环的安装位置一般应尽可能靠近干扰源。 对于屏蔽机箱上的连接电缆，磁环应尽可能靠近机箱上连接电缆的进出线。 铁氧体磁环与电容滤波连接器配合使用时，效果会更好。 这是因为铁氧体磁环的效果取决于原共模环路的阻抗。 原回路阻抗越低，磁环的效果越明显。 因此，当在原电缆两端安装电容滤波连接器时，其阻抗很低，设计安装磁环的效果会更加明显。