选择铁氧体扼流圈和夹钳以最小化射频干扰和电阻

当提到铁氧体时，人们最后想到的可能是探索和技术进步。然而，硬铁氧体或磁体材料的发现给了古代航海家定位磁北极所需的“磁石”。与硬铁氧体相关的特性引发了人们的好奇心，这引发了奥斯特、法拉第、麦克斯韦和赫兹对电磁学的早期研究。在20世纪30年代和40年代，更多的研究导致软铁氧体无源组件的商业生产，这将导致铁氧体扼流圈。在这篇文章中，我们将看一看铁氧体扼流圈和夹子是如何最小化射频干扰和电阻的。

铁氧体核心的物理学

当今的电力应用一直在不断地寻求抑制电磁干扰;他们的成功依赖于使用高渗透性的软铁氧体，其中包含由多种金属氧化物混合而成的陶瓷，形成磁芯。铁氧体的工作特性取决于金属氧化物的类型和比例。大多数铁氧体由锰锌混合物(Mn-Zn)或镍锌混合物(Ni-Zn)组成。由于锰锌铁氧体具有较高的磁导率和较低的比电阻，其频率仍然限制在1MHz或更低。镍锌铁氧体具有较低的磁导率和较高的比电阻，具有良好的噪声抑制效果。

软铁氧体

对于软磁铁氧体，磁场的增加导致磁通密度流，并发生磁化。如果磁场以相反的方向作用，铁氧体就会恢复到原来的状态。如果软铁氧体具有很强的磁性，磁场的微小变化会引起磁通密度的大变化。

磁导率

铁氧体的关键性能之一用于噪声抑制渗透率。具有较高磁导率的铁氧体材料比磁通在空气中更容易通过。铁氧体的磁导率随温度升高而增加。然而，当渗透率在一定温度下达到最高水平后，铁氧体就失去了渗透率。虽然渗透率随温度变化，但在给定的频率内保持不变。在大多数情况下，具有高磁导率的铁氧体材料最适合高频电路．

使用铁氧体需要了解铁氧体工作良好的电路类型。

因为铁氧体的阻抗变化随着负载电流和电压降的变化，铁氧体箝位和扼流圈的作用是非线性的。这些器件的阻抗在一段很窄的频率范围内变得高阻。当铁氧体的电容性大于电阻性时，高频会导致阻抗降低。增加频率超过一个特定的阈值导致电容阻抗下降和阻抗成为电阻。

铁氧体扼流圈和夹子:铁氧体元件的多种类型

很可能在阅读器外围的某个地方有多个铁氧体扼流圈和夹子。它们对于消除噪声和衰减信号以防止射频干扰是必不可少的。虽然这些不同设备的基本功能保持不变，但它们的包装和实现可以更好地适应设计需求:

• 铁氧体磁珠,一种标准的轴向通孔封装，在外观上几乎与轴向通孔电阻或电感相同。铁氧体是具有低导电性的高阻磁芯，这意味着涡流不太可能形成，减少了能量损失，并使铁氧体珠成为低通滤波器。
• SMD铁氧体珠轴向通孔铁氧体珠的贴片版本。本质上与SMD电感芯片相同，但拥有铁氧体材料来抵抗信号中的噪声。
• 铁氧体夹紧芯-采用标准设计并将其颠倒过来:不是将导线包裹在铁氧体铁芯上，而是铁氧体封装导线来实现RF滤波。当导线中没有匝数时，钳位可以产生足够的自感来作为射频滤波装置工作。
• 铁氧体环形滤波器一根导线穿过铁氧体环，绕一定的圈数以建立一个目标电感，然后从环的另一侧退出，形成一个环形。
• 铁氧体磁芯,与所述铁氧体珠的内部内容物相同，所述铁氧体芯可具有沿所述侧表面积向外环状的导线以形成基本铁氧体器件。

至少可以说，命名约定有些松散;铁氧体扼流圈可以称为具有小推力的铁氧体珠。其他的同义词，如铁氧体项圈，也存在。在大多数情况下，要知道不同变体之间的操作几乎是相同的。但是，由于组件结构的不同而产生的物理属性不同，应用程序可能会有所不同。

不同铁氧体元件的应用

软铁氧体磁芯可用于减少电气导体中的射频干扰(RFI)。因此，铁氧体微珠可以衰减开关电源的干扰。铁氧体扼流圈——或珠——衰减高频电路中的电磁干扰通过作为低通滤波器工作。只有低频信号才能通过电路。与传统适用于宽频带的低通滤波器，铁氧体器件仅衰减发生在铁氧体电阻带内的频率。绕线铁氧体环形滤波器提供了更大的设计灵活性，在宽频率范围内具有较高的衰减幅度，更低的直流电阻和更高的额定电流。片状铁氧体珠提供价值，器件有有限的衰减和频率范围。

当两半铁氧体被放置在导线-如电力电缆，铁氧体环形成。铁氧体接箍为通过电缆的信号提供电感阻抗。值得注意的是，钳夹同时服务于两个EMI目的:它防止电缆携带的信号作为发射或接收天线。根据法拉第定律，在高频信号存在的情况下，放置在导体周围的磁芯会产生反电磁力(EMF)。由于铁氧体的高磁导率，这种材料对导体中磁通量的流动提供更小的阻力，因此，铁氧体吸收噪声能量，噪声能量以热的形式耗散。

铁氧体组件和热

热通常是导致材料磨损和最终失效的主要因素，但在这里，它起到了有益的作用。通过吸收通过电路的无功电感的能量，将其转化为热量，并允许其向外辐射，铁氧体组件防止信号在电路的其他地方反射，因为它可能导致不正常的操作。幸运的是，散热通常很低，所以不存在问题，只有通过显著的噪声吸收和涡流形成，它才变得明显。

选择铁氧体扼流圈

选择铁氧体元件取决于电磁干扰的来源和不想要的频率范围，因为不想要的频率必须落在项圈的一个电阻带内。除了匹配箝位与频率要求，设备的额定直流必须与电路中看到的电流匹配。如果电路电流超过额定电流，则会发生饱和，扼流或箝位将减少50%的电感，阻抗降低90%。在这种情况下，扼流圈不能抑制电磁干扰。

因为铁氧体珠子具有电阻性，所以这些器件会在电路中引起电压下降。铁氧体器件的电阻特性也可能由于高频能量耗散而引起无意的加热。总是检查制造商的最大工作直流和直流电阻额定值的规格。任何铁氧体滤波器的直流额定值必须大于钢轨所需电流的两倍。设计团队可以使用PCB设计软件并设计规则，以确定扼流圈的正确放置，以避免电压降问题。

覆盖元件的铁氧体材料有助于避免与干扰相关的问题

制造商的铁氧体扼流圈和夹子的规格一文不值;箝位的规范包括阻抗与负载电流的关系曲线，该曲线显示器件在特定电流下的特性。制造商的铁氧体扼流圈规格也显示了阻抗与频率响应的关系。此外,大多数制造商包括等效电路模型用于系统模拟的铁氧体珠子。

由于铁氧体项圈是感性的和电容的，电路设计还必须考虑“Q”，即电感的电抗除以交流或射频电阻加上扼流圈中发现的任何直流电阻。高Q扼流圈会在电源隔离电路中产生不必要的共振。

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