浅析EMI磁珠6大基本特性

磁珠（Ferritebead）的等效电路是一个 DCR 电阻串联一个电感并联一个电容和一个电阻。

DCR 是一个恒定值，但后面三个元件都是频率的函数，也就是说它们的感抗，容抗和阻抗会随着频率的变化而变化，当然它们阻值，感值和容值都非常小。

从等效电路中可以看到，当频率低于 fL（LC 谐振频率）时，磁珠呈现电感特性；当频率等于 fL 时，磁珠是一个纯电阻，此时磁珠的阻抗（impedance）最大；当频率高于谐振频率点 fL 时，磁珠则呈现电容特性。

EMI 选用磁珠的原则就是磁珠的阻抗在 EMI 噪声频率处最大。

比如如果 EMI 噪声的最大值在 200MHz，那你选择的时候就要看磁珠的特性曲线，其阻抗的最大值应该在 200MHz 左右。

下图是一个磁珠的实际的特性曲线图。

大家可以看到这个磁珠的峰值点出现在 1GHz 左右。

在峰点时，阻抗（Z）曲线的值与电阻（R）的相等。

也就是说这个磁珠在 1GHz 时，是个纯电阻，而且阻抗值最大。

EMC 磁珠到底是什么特性？（2）前面简单介绍了 EMI 磁珠的基本特性曲线。

从磁珠的阻抗曲线来看，其实它的特性就是可以用来做高频信号滤波器。

需要注意的是，通常大家看到的厂家提供的磁珠阻抗曲线，都是在无偏置电流情况下测试得到的曲线。

但大部分磁珠通常被放在电源线上用来滤除电源的 EMI 噪声。

而在有偏置电流的情况下，磁珠的特性会发生一些变化。

下面是某个 0805 尺寸额定电流 500mA 的磁珠在不同的偏置电流下的阻抗曲线。

大家可以看到，随着电流的增加，磁珠的峰值阻抗会变小，同时阻抗峰值点的频率也会变高。

在进一步阐述磁珠的特性之前，让我们先来看一下磁珠的主要特性指标的定义：Z（阻抗，impedanceohm）：磁珠等下电路中所有元件的阻抗之和，它是频率的函数。

通常大家都用磁珠在 100MHz 时的阻抗值作为磁珠阻抗值。

DCR（ohm）：磁珠导体的的直流电阻。

额定电流：当磁珠安装于印刷线路板并加入恒定电流，自身温升由室温上升 40C 时的电流值。

那么 EMI 磁珠有成千上万种，阻抗曲线也各不相同，我们应该如根据我们的实际应用选择合适的磁珠呢？EMC 磁珠到底是什么特性？（3）让我们首先来看一下阻抗值同为 600ohm@100MHz 但尺寸大小不同的磁珠在不同偏置电流电流和工作频率下的特性。

EMC 磁珠到底是什么特性？（4）让我们再来看一下下面两个不同曲线特征的磁珠 A 和磁珠 B 应用于信号线时的情况。

磁珠 A 和磁珠 B 的阻抗峰值都在 100MHz 和 200MHz 之间，但磁珠 A 阻抗频率曲线比较平坦，磁珠 B 则比较陡峭。

我们将两个磁珠分别放在如下的 20MHz 的信号线上，看看对信号输出会产生什么样的影响。

波形测试点下面是用示波器分别量测磁珠输出端的波形图从输出波形来看，磁珠 B 的输出波形失真要明显小于磁珠 A。

原因是磁珠 B 的阻抗频率波形比较陡峭，其阻抗在 200MHz 时较高，只对 200MHz 附近的信号的衰减较大，但对频谱很宽的方波波形影响较小。

而磁珠 A 的阻抗频率特性比较平坦，其对信号的衰减频谱也比较宽，因此对方波的波形影响也较大。

下面是上述三种情况对应的 EMI 测试结果。

结果是磁珠 A 和磁珠 B 都会对 EMI 噪声产生很大的衰减。

磁珠 A 在整个 EMI 频谱范围内的衰减要稍好于磁珠 B。

因此，在具体选用磁珠时，阻抗频率特性平坦型的磁珠 A 比较适合应用于电源线，而频率特性比较陡峭的磁珠 B 则较适合应用于信号线。

磁珠 B 在应用于信号线时，可以在尽量保持信号完整性的情况下，尽可能只对 EMI 频率附近的噪声产生最大的衰减。

EMC 磁珠到底是什么特性？（5）EMC 磁珠应用于电子线路中抑制 EMI，主要有两种应用：1. 最常见用于电源线。

2. 用于信号线像音频，视频线等。

那应该如何根据实际应用从千万种不同特性的 EMC 磁珠中选择合适的磁珠用于自己的系统设计呢？向前面所述，如果要选用磁珠用于电源线，应该做如何选择呢？首先，要知道开关电源的工作频率。

通常大多数开关电源工作于几百 KHz，少数的可以工作到几 MHz. 这个频率基本上是在传导辐射的频率范围。

对于起始于 30MHz 辐射频率来讲，属于低频的范围。

一般来讲，电源产生的辐射 EMI 噪声，通常在小于 100MHz-300MHz 范围。

因此，选择磁珠用选用峰值频率小于 300MHz 低频型的磁珠。

其次，就是要知道电源的工作电流。

对于哪些放置于开关或非直流信号的磁珠，通常要讲交流信号转换有效值，以此来选择磁珠的额定电流。

对于用于电源线磁珠尺寸，像我们前面讲到的，在满足排版空间设计要求情况下，要尽量选用大尺寸的磁珠。

用于电源线的磁珠，DCR 是十分关键的参数，特别是对于电池供电的便携式设备，像手机，平板电脑等。

应尽量选用 DCR 小的磁珠用于电源线，以提高电源效率。

当然，从抑制 EMI 的角度来讲，磁珠的峰值阻抗越高越好。

但通常，磁珠的阻抗与 DCR 成反比关系。

需哟根据实际的应用情况，在 DCR 和阻抗间做一折中选择。

最后，就像前面所讲的，磁珠的阻抗曲线要尽量平坦，以最大限度的滤除电源的高次谐波噪声。

EMC 磁珠到底是什么特性？（6）假如磁珠用于信号线，那应该如何选择磁珠的种类呢？首先，我们应该知道磁珠要用于何种信号线，比如是音频，视频还是其他。

这也就是说应该知道信号的工作频率。

原则上，磁珠的阻抗峰值频率应至少高于信号的有效带宽，否则会影响影响信号完整性，从而影响系统的正常工作。

即使对于像音频之类的低频信号，因为音频信号通常是由音频解码器解码而来，其 EMI 噪声通常是音频解码器的几十 MHz 的时钟频率谐波。

因此，即使是低频的音频信号，其 EMI 噪声通常也会是高达几十甚至几百 MHz 的高频噪声。

其次，要知道信号电流。

对于大多数信号而言，像视频，RS232 等，仅仅是信号而已，并没有太大的电流输出，因此通常不需要考虑磁珠的额定电流。

但对于音频信号，通常是有功率输出的，此时磁珠的选择就要考虑输出电流。

此时要将音频信号折算成有效值来选取适当额定电流的磁珠。

峰值阻抗应选择在可能出现 EMI 问题的频率点附近。

用于高速信号的磁珠要注意阻抗匹配，比如用于视频信号线的磁珠阻抗在 100MHz 左右要在 50 欧姆左右。

用于信号线的磁珠，通常不需要考虑磁珠 DCR，磁珠的尺寸要越小越好。

最后就是磁珠的阻抗曲线要尽量陡峭，以免影响信号完整性。