镍锌铁氧体磁芯 干货｜磁环选型攻略及EMC整改技巧
本文将从以下四个方面对磁环进行详细阐述。
1、磁环的应用场景
首先我们来看看一些图片
图1 显示器VGA线
图 2 适配器电缆
图3 USB通讯线
这三根线都是我们生活中常见的电源线或者通讯线。 它们都有一个特点，那就是连接线上都有一个非常突出的部分。 这个突出的部分是什么？ 毫无疑问，这就是附加的磁环。
磁环是电子产品中常用的抗干扰元件，对高频噪声有良好的抑制作用。 一般由铁氧体材料（Mn-Zn）制成。
磁环在不同频率下具有不同的阻抗特性。 一般来说，低频时阻抗非常小。 当信号频率增加时，磁环的阻抗急剧增加。 在EMC工程设计中，磁环发挥着重要作用并得到广泛应用。 适用。
2、磁环工作原理
图4 磁环等效电路
磁环应用时的等效电路如图4所示。 L为等效电感，R为电缆的等效直流阻抗，C为绕组之间产生的分布电容。 应特别注意这种分布电容，因为它会降低高频滤波性能。
图5 磁环阻抗曲线
如图5所示，当磁环未饱和时，信号频率越高，相应的阻抗越高。 当频率超过谐振点时，阻抗将呈现下降趋势。
图6 EMC整改常用扣磁环
卡扣式磁环与铁氧体最大的区别是损耗较大。 用这种扣式磁环制成的电感器的特性更接近于电阻。 它是一个电阻随频率而增加的电阻。 当高频信号通过铁氧体磁环时，电磁能以热的形式耗散。
3、磁环的分类
(1)铁氧体磁环
一般锰锌环漆成绿色。
铁氧体磁环主要有镍锌铁氧体磁环和锰锌铁氧体磁环，按导磁率分类：
镍锌铁氧体的磁导率在100-1000之间，称为低磁导率环。
锰锌铁氧体磁环材料的磁导率一般在1000以上，称为高磁导率环。
图7 锰锌铁氧体高导磁环
镍锌铁氧体磁环一般用于各种电线、电路板端部、电脑设备中的抗干扰；
锰锌铁氧体磁环具有很高的磁导率。 这种磁环通常用来绕制共模电感，以抑制电源接口的低频共模传导干扰。
图8 共模电感
一般共模电感的抑制频段在500K-30M之间，滤波频段比铁粉芯差模电感要高。
一般情况下，材料的磁导率越低，适用的频率范围越宽； 材料的磁导率越高，适用的频率范围越窄。
(2)铁粉芯磁环
铁粉芯环采用两种颜色来区分其材质。 常用的有-2（红/透明）、-8（黄/红）、-18（绿/红）、-26（黄/白）和-52（绿/蓝）
图9 铁粉芯磁环
铁粉芯磁环由碳基铁磁粉和树脂碳基铁磁粉组成，其磁导率很低。 磁粉与绝缘材料之间存在气隙，一般导磁率在20-100之间。 由于铁粉芯磁环的磁导率很低，在差模电流较大的情况下不易饱和。 因此，常采用铁粉芯磁环来制作差模电感。
图10 差模电感
铁粉芯差模电感具有很低的滤波频段，几十、几百KHz，可以抑制电源线传导的差模干扰。
铁粉芯主要应用于电路中，解决电磁兼容（EMC）问题。 在实际应用中，根据不同频段的不同滤波要求，会添加各种其他物质。
(3)铁硅铝磁环
硅铁铝一般都是黑色的。
铁硅铝磁环是最常用的磁环之一。 简单来说，铁硅铝磁环由铝硅铁组成，具有非常高的Bmax（Bmax是磁芯横截面上的平均最大磁场磁通密度。），它的磁芯损耗为远低于铁粉芯且磁通量高，具有低磁致伸缩（低噪音），是一种低成本储能材料，无热老化，可用于替代铁粉芯，在高温下性能非常稳定温度。
图11 铁硅铝磁环
铁硅铝的主要特点是比铁粉具有更低的磁芯损耗，并且具有良好的直流偏置特性。 与铁粉芯和铁镍钼相比，价格既不是最高也不是最低。
铁硅铝磁粉芯具有优良的磁性能、低功率损耗、高磁通密度。 在-55℃~+125℃温度范围内使用时，具有耐温、防潮、抗振动等高可靠性；
同时，磁导率范围宽广，可达60~160。 是开关电源输出扼流圈、PFC电感、谐振电感的最佳选择，具有较高的性价比。
(4)非晶磁环
非晶磁环是一种新产品，正在逐渐流行。
非晶磁环一般为白色或黑色。 它有一个显着的特点：外壳是塑料的。 所以很容易判断，因为非晶磁环是用胶带包裹的，必须用塑料壳保护，否则就成渣了。
与锰锌铁氧体磁环相比，非晶磁环的磁导率较高，通常在10K以上甚至数百K以上，而且磁导率很大。
图12 非晶磁环
通常采用非晶磁环来绕制共模电感，以抑制低频传导干扰。 与锰锌铁氧体相比，非晶磁环价格较贵，但其磁导率较大，因此可以将电感做得更小。 另外，过滤效果也比锰锌好。
据说可以滤波到几十MHz，已经接近锰锌铁氧体磁环了。 所以现在滤波器中都采用非晶磁环作为共模电感！
4. EMC加磁环整流技术
1、为了美观，选择磁环越长、越厚、内径越小。 即磁环越长越好，孔径和穿过的电缆结合得越紧越好。 然而，在直流或交流偏压的情况下，也存在铁氧体饱和的问题。 抑制元件的横截面积越大，其饱和的可能性就越小。
图13 不同内径的磁环
2、磁环对电磁波有条件反射作用，从而减少信号传输的失真。 磁环的位置应尽可能靠近源的一端（电缆的入口和出口），这样会更有效地抑制电磁辐射。
图14 磁环放置在源端
3、抑制高频干扰时应选用镍锌铁氧体，抑制低频干扰时应选用锰锌铁氧体。 因为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。 磁环铁氧体的磁导率越高，其在低频时的阻抗就越大，而在高频时则阻抗越大。 阻抗越小。
4、如何避免磁环饱和？ 当穿过铁氧体的导线流过大电流时，很容易造成饱和，降低元件的性能。 为避免这种情况，请将电源线（正极和负极）同时穿过磁环。
图15 电源的两根线（正负）同时穿过磁环
5、有低频干扰时，建议将电缆缠绕2-3圈。 一方面可以增加环的面积，增加等效吸收长度。 另一方面可以充分利用磁环的磁滞特性来改善低频特性。
有高频干扰时，匝数不能绕（因为实际磁环上有一个寄生电容，与电感并联，但遇到高频干扰信号时，这个寄生电容会短路） ）此时可以选择较长的磁环。
图 16 磁环绕转向
6、绕线匝数提示：理论上，匝数越多，抑制低频干扰的效果越好。 但由于寄生电容的增加，抑制高频噪声的效果较弱（盲目增加匝数以增加衰减是一个常见的错误）。
实际应用中，需要根据信号干扰频率来调整匝数。 当干扰频段较宽时，可在电缆上放置两个磁环，每个磁环的匝数不同，这样可以同时抑制高频干扰和低频干扰。 还可以同时放入镍锌和锰锌铁氧体，这样抑制的干扰频带更宽。
7、磁环易碎，安装过程中需要固定好，避免运输过程中碰撞导致磁环破裂。 我们一般用扎带来固定。
图17 用扎带紧固（然后将磁环固定在设备上）
最后，磁环只是EMC整流中常用的元件。 它是用来发现问题的，只有在必要的时候才使用。 设计时尽量增加电容和电感，从源头消除干扰。 最好什么都不添加。