磁珠
磁珠（Ferrite bead）又稱磁環、濾波磁環，在電路中的被動元件，用來抑制電路中的高頻雜訊。磁珠是一種特別的扼流圈，其成份多半為鐵氧體，利用其高頻電流產生的熱耗散來抑制高頻雜訊。磁珠有時也稱為EMI濾波器或鐵芯等[1]。
最簡單的磁珠是鐵氧體的環狀電感，導線可以繞在上面，也有夾扣形的磁珠，可以直接扣在纜線上。磁珠也有作為可以焊接在電路板上的電子元件，甚至有SMD封裝的磁珠元件[2]。
概述
[編輯]磁珠可用來防止二種不同方向的干擾：由裝置流出的（電磁干擾，EMI），以及由外界進入裝置的（電磁耐受，EMS）[1] 。若導線上有射頻的訊號，導線會像天線一樣傳送能量，因此形成無意輻射體，若要通過電磁相容性法規，會需要考慮加裝磁珠以降低電磁干擾[3] 。相對的．若有其他電磁干擾的來源（例如家電），磁珠也可以避免導線成為天線來接收來自其他裝置的雜訊，尤其在訊號線（像USB線）及醫療器材上常有類似的處理[1]。
大的磁珠常用在外部的配線上，也有許多各種不同小尺寸的磁珠，可以作為電路板上的元件。鐵氧體磁珠是一種電感器，可以形成被動低通濾波器。繞在磁珠上導線的外形、纏繞批圈數及電磁學特性會決定磁珠對於高頻訊號的阻抗，因此可以衰減高頻的EMI（電磁干擾）/RFI（射頻干擾）。能量可能會反射回電纜，或是被鐵氧體磁芯所吸收，轉換為熱量散佚。只有在極端情況下會出現明顯的發熱。
一個理想電感不消耗能量，但電感的電抗會阻礙高頻電流的流動。鐵氧體磁珠可以加在電感上來加強抵抗電磁干擾的能力。鐵氧體會使磁場集中，增加電感，因此電抗會將雜訊濾掉，再者，若鐵氧體磁珠經過特殊設計，使其有小的Q因數，會因為鐵氧體本身的能量散逸而將雜訊的能量轉換為熱能。因此鐵氧體磁珠一般會設計為有低Q因數的電感元件[4]。產生的熱量會使鐵氧體變熱，但一般情形下所產生的熱量是可忽略的。若訊號大到可以產生干擾，或是對敏感的電路產生不好的效果。雜訊的能量一般不會太大。有些應用會需要鐵氧體類似電阻的熱損失特性，但還是視應用而定。
當鐵氧體用來提昇雜訊濾波效果時，需要考慮其電路特性以及要過濾雜訊的頻率範圍。不同的鐵氧體材料有不同的頻率特性，需配合供應商的檔案，來找到特定頻率範圍下最適用的鐵氧體材料。
鐵氧體磁珠雖然是一電感器，但因為考量的是特定頻段的阻抗特性，因此其規格也會和一般電感器不同，鐵氧體會以特定頻率下的阻抗（單位歐姆）為其規格，例如22R@100MHz是表示在100MHz的頻段其阻抗為22歐姆，一般在規格書中也會列出磁珠在不同頻段下的阻抗特性[5]。
若要在已有的電纜線上加裝雜訊濾波器，磁珠是最簡單也最便宜的方法中的一種。若磁珠是鐵環狀，且電纜線夠細，可以直接將電纜線在磁珠上繞5-7圈，也有鉗形（夾扣形）的磁珠，可以直接扣在纜線上，雖然纜線沒有繞在磁珠上，但磁珠上的電感會增加纜線的自感，因此還是可以吸收高頻雜訊的能量，轉換為熱能。若纜線無法固定住磁珠，磁珠可以用束線帶固定，若磁珠中心的孔夠大，也可以直接將纜線在磁珠上繞一至多圈。
相關條目
[編輯]
參考資料
[編輯]- ^ 1.0 1.1 1.2 Vanhoenacker, Mark. What Is That Little Cylinder on My Computer Wire?. Brow Beat. Slate. Nov 1, 2012 [2012-11-03]. （原始內容存檔於2012-11-03）. 外部連結存在於
|work=(幫助) - ^ 噪声对策的基础 【第4讲】 噪声滤片状铁氧体磁珠. 村田製作所. 2011-06-14 [2013-07-07].
- ^ 磁珠在开关电源电磁兼容设计中的重要性与应用. 汕頭市粵威實業有限公司. [2013-07-07].[永久失效連結]
- ^ Joseph J. Carr RF Components and Circuits, Newnes, 2002 ISBN 978-0-7506-4844-8 pages 264-266
- ^ CBG常備貼片磁珠規格書下載. [2013-07-07]. （原始內容存檔於2016-03-04）.
外部連結
[編輯]
- An explanation of the physics behind ferrite beads （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- What are the bumps at the end of computer cables? （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- Understanding Ferrite Bead Inductors, by Murata Manufacturing
- How to use ferrites for EMI suppression by Fair-Rite
- Tekzilla Daily Episode 13, short video podcast with explanation
- Ferrite bead inductor usage in electronic circuits （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）