一般磁珠的阻抗越大，其直流导通电阻DCR也大，则会导致过流能力小，即额定电流小。

标称阻抗与DCR成正比，与Ir成反比

2.3 标称阻抗Z（100MHz）

标称阻抗Z是指磁珠在100MHz下的阻抗值，包含实部和虚部，即Z=R+jX。一般磁珠规格书上的标称阻抗Z是在零直流偏置的条件下测试的。

另外，磁珠规格书的标称阻抗值是在温度85度下的测试值。随着温度的继续升高，磁珠阻抗值会降低，需要进一步考虑降额设计。

标称阻抗温度曲线

3、磁珠的阻抗曲线

3.1 阻抗-频率曲线

如下图所示，磁珠的阻抗-频率曲线包含 Z， R， X（横轴表示频率，纵轴表示阻抗）。Z 表示总的阻抗，R 表示电阻， X 表示感抗。

磁珠建模模型是由电阻、电感和电容组成，如下图所示：

RDC ：磁珠的直流导通电阻DCR，

CPAR：表示寄生电容，随频率变化

LBEAD ：表示磁珠电感，随频率变化

RAC ：与磁珠有关的交流电阻（交流磁芯损耗），随频率变化

磁珠阻抗-频率曲线

由阻抗-频率曲线可知，磁珠会有三种响应区域：

当X>R时，磁珠呈现感性

当X=R时，磁珠开始呈现阻性

当R=-X时，磁珠开始呈现容性

（通常的磁珠规格书上，负的X值没有在阻抗-频率曲线上显示）

在磁珠呈感性时，感抗X大于电阻R，磁珠呈现感性，可以把磁珠理解为是一个低损耗、高Q特性的电感，与寄生电容组成LC低通滤波器。在线路设计过程中，要注意防止呈感性的磁珠与电容谐振，出现过充或振铃现象，使得干扰增强。

例如，根据谐振频率计算f=1/（2Π*Sqrt(LC))，如果在电源线路上的磁珠后面放置的是nF级电容，很容易产生谐振，如跟电源开关频率或干扰频率接近，那么导致噪声就会变大。如果把电容加大到uF级别，其谐振频率降得很低。即，磁珠后面最好放置一颗uF级电容（在电源线路上），而信号线上没有放置大电容时，要注意磁珠参数导致的谐振。

另外，电源上串的磁珠后面都要加电容，因此磁珠有感性，会阻碍电流的变化，没有电容的话，会导致电流续不上，电压跌落。

在磁珠呈阻性时，电阻R大于感抗X，在电磁干扰EMI使用时，滤除的辐射或干扰频率要在阻性区内，其可有效地吸收并转换成热能的形式耗散掉，即使得磁珠是吸收噪声而不是反射噪声。阻性区域出现在磁珠交越频率 (X = R) 之后，直至磁珠变为容性（容性电抗-X 绝对值等于 R 的频率处）的那一点为止。

在磁珠呈容性时，负的容抗值-X（绝对值）大于R电阻值，线路设计上要滤除的高频干扰频率不能在磁珠呈容性段。因为磁珠呈容性时，高频信号就直接流过磁珠，起不到滤除高频干扰信号的作用。

3.2 阻抗的实部和虚部

磁珠的阻抗为什么要有实部和虚部？

数学上的复平面z=a+bi，横轴表示实轴，纵轴表示虚轴。复平面上的三个点就是（a,bi）、(a,0)、(0,bi)。而z的模就是a平方加上b平方的根号，这样复数z就既有长度又有角度。

物理上的感抗公式：XL=ωL=2πfL，容抗公式：Xc=1/(2πfC)。在复平面上，感抗是逆时针旋转了90°，容抗来说是顺时针旋转90°。

电阻器是耗能元件，是阻抗的实数部分（电阻）；电容器和电感器是储能元件，是阻抗的虚数部分（电抗），即磁珠标称阻抗Z=R+jX。

用复平面的复数很好地来表示物理电路上的电阻、感抗、容抗。

复数平面

3.3 直流偏置特性曲线

磁珠用作电源滤波时，流过磁珠的电流不为零，有直流偏置电流。而直流偏置电流会影响磁芯材料。随着直流偏置电流的增加，磁芯材料会趋向饱和，使得磁珠电感下降，则影响了磁珠的阻抗-频率曲线。电源线路上的电流值为额定电流50%时，阻抗值下降了90%。额定电流在20%时，阻抗值下降约30%。因此，从设计原则来说，应在额定电流20%处使用铁氧体磁珠，切记。

在直流偏置下的阻抗-频率曲线

4、磁珠和电感区别

4.1 电感滤波

法拉第电磁感应原理是电磁学中的一个基本定律，当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，会在电路中产生感应电动势的现象。电感的工作原理就是基于法拉第电磁感应定律。当电流通过电感时，线圈中的磁场会发生变化，从而在电感中产生感应电动势。这个感应电动势会阻止电流的变化，并产生一个相反的电流，以保持电流的恒定。因此，电感可以有效地抑制低频噪声和干扰。

电感的滤波原理是把电能转换为磁能，而磁能会通过以下两种方式影响电路：一种方式是重新转换为电能，变现为噪声。一种方式是向外辐射，表现为电磁干扰EMI。即LC低频滤波器，是将干扰噪声进行反射，不能泄放到地平面上。因此，电感主要用在线路上解决传导噪声问题。

另，电感和电容组成的低通滤波器时，由于电感和电容都是储能器件，可能产生自激。

在电路设计中，电感主要有三大类应用：

功率电感：用于DCDC上的电压转换，通过积累并释放能量来保持连续的电流。

去耦电感：通常是共模电感或差模电感，用于滤除电源线或信号线上的噪声。

高频电感：用于射频电路，实现偏置、匹配、滤波等电路。

4.2 磁珠滤波

磁珠是将电能转换为热能（磁珠呈阻性频带内），不会对电路构成二次干扰，主要用在EMI及电源高频滤波上，像一些RF电路，PLL，震荡电路，含超高频存储器电路。

5、磁珠的分类及选型

5.1 磁珠分类

在磁珠厂家的官网上都有不同的分类和选型目录，例如：

1、顺络：叠层磁珠一般用（低速信号线用，高速信号线用，电源线用，高频噪声抑制用，音频磁珠）；绕线磁珠（高频噪声抑制用）；叠层磁珠车载用（低速信号线用，高速信号线用，电源线用）

2、麦捷微：通用磁珠和大电流磁珠；

3、风华高科：叠层片式铁氧体高频磁珠 (CBF)

叠层片式铁氧体音频磁珠（CBE)

叠层片式铁氧体超大电流磁珠(CBU)

叠层片式铁氧体超大电流磁珠(CBM)

叠层片式铁氧体大电流磁珠(CBW)

叠层片式铁氧体磁珠(CBG)

车规叠层片式铁氧体超大电流磁珠

车规叠层片式铁氧体大电流磁珠

4、TDK：一般等级信号线用（一般，150°，低直流电阻，高频噪声抑制，超高频噪声抑制）；

一般等级电源线用（一般，150°，低直流电阻，高频噪声抑制，超高频噪声抑制）；

车规等级信号线用（一般，150°，低直流电阻，高频噪声抑制，超高频噪声抑制）；

车规等级电源线用（一般，150°，低直流电阻，高频噪声抑制，超高频噪声抑制）

即：

从工艺上看有叠层磁珠和绕线磁珠之分；

从产品应用上看有一般等级和车规等级之分；

从电路使用上看有信号线用和电源线用之分，再着有普通、高频、超高频、低直流电阻之分。

所谓普通磁珠和高频磁珠，可参考如下阻抗-频率曲线，高频磁珠在1000MHz的阻抗值会比较高。

普通磁珠和高频磁珠

5.2 磁珠的选型

5.2.1 信号线上使用

1、干扰噪声的频率或频段，要在磁珠的阻性区，而不是感性区或容性区。

2、考虑有用信号在磁珠阻抗-频率曲线上的阻抗值Z，过大的话，会导致有用信号幅度过低。

3、辐射上滤波某个频点的话，可选用尖峰型的磁珠。

5.2.2 电源线上使用

1、要考虑线路上的工作电流值，直流偏置下的阻抗-频率曲线有变化，额定电流50%时，阻抗值下降了90%。

磁珠是通过阻性的发热来消耗干扰噪声的，如长时间在强干扰下，磁珠有可能过热烧毁。

2、要考虑线路上的峰值电流和磁珠的DCR值，过大的峰值电流和磁珠DCR，会导致磁珠上的压降过大，导致电压跌落。

3、尽量选在电源上使用的磁珠，其电流大、阻抗-频率曲线比较平缓。

4、电源线上使用磁珠，需要增加去耦电容。（磁珠的感性区会抑制线路上的电流）

5.2.3 选型例子

例子1：某产品某IC上的电源3.3V使用磁珠隔离，额定电流200mA，某IC的最低电源不低于3.0V。

1、额定电流大于300以上，至少1/3降额以上。

2、DCR值：3.3V-3.0V=0.3V，0.3V/200mA=1.5欧姆，1/2降额计算,取DCR<0.75欧姆的。

3、根据实际需求，选阻抗大的，曲线平缓的。

例子2：实际电路的工作电流1A，采用1.5A的磁珠，符合正常要求。但是，在上电瞬间流过该磁珠的电流有3A，那就可能出现过热或磁饱和，在磁珠上产生很大压降，导致后面电路异常，甚至磁珠烧毁。

1、在电源线路上使用，要考虑DCR的值，避免压降过大，也要考虑线路峰值电流是否会超过磁珠的额定电流。

2、考虑直流偏置引起的磁珠阻抗降低，尽量选用电源型的磁珠（随着偏置电流的增大，磁性材料会出现饱和的特性，导致L降低，从而导致工作区域的偏移，会影响到干扰噪声的抑制效果）

例子3：在辐射摸底测试时，网口PHY的25MHz时钟倍频出现辐射超标，频率是125MHz，250MHz等。在25MHz信号线上串磁珠。

1、磁珠的阻性区在125MHz左右（125MHz不要处于磁珠的感性区和容性区）

2、25MHz是有用信号，磁珠的低频阻抗尽量低。

3、要实际测试有用信号经过磁珠的信号幅度及波形，磁珠上的感性和寄生电容会发生谐振的，导致幅度或波形异常。（过冲或幅度偏低）

4、配合对地电容，测试效果比较好。磁珠和电容容值要计算适合，最重要实际测试波形。

6、磁珠的用例

例子1：简单地说，就是有个数字模块的地与主系统的地通过磁珠连接。在测试ESD时，设备就复位重启。拆掉磁珠，直接短接，测试ESD pass。

静电重在疏而不是堵。

例子２：某款蓝牙音箱，对外露的USB端口进行接触放电，音箱断电断电无法进行工作。因为USB的金属外壳是与系统地直接连接的，把系统地完整性弄好和电源加TVS管，有改善但没解决。因此，直接在USB金属壳与系统地直接串了磁珠，静电测试通过。

这个案子是直接采用堵的方法。由于板子的layout和结构不一样，采用疏或堵要具体考虑。

例子３：某工业产品的售后机器上，经分析串在电源输入上的磁珠烧毁。产品的电电源是24V 0.3A，选的磁珠是1A的，单从规格降额上看没有问题。在现场测试电源端口的信号，有幅值很高的连续脉冲干扰。

该磁珠长时间处于高幅值干扰下，会发热，散热不好的话，磁珠会不断升温，导致烧毁。

该磁珠主要用来滤除高频干扰，解决方法是把磁珠改为共模电感（电源和地接法）。

例子4：某控制系统产品在现场测试遇到干扰死机。采用模拟干扰信号的方法来分析，用电压脉冲模拟干扰信号，直接加在温度探头上，会一定概率导致死机，把温度采集模块的模拟地与数字地之间的磁珠换成0R电阻，不会出现死机现象。

由于磁珠的感性，加上脉冲时相当于储能，撤掉脉冲时，会产生反向电动势，导致数字地太高，因此使得系统死机。

数字地和模拟地之间尽量不采用磁珠隔离。

有个帖子：进入同一个单片机的不同地线之间不得有磁珠或电感。原因很简单，高幅度的高频噪声可造成地平面间有较高幅值的高频交流电，单片机内部压差很可能超过极限，在高可靠性产品（军用以及航空）中是非常危险的。

7、磁珠的失效

磁珠失效分析主要是机械应力和热应力：

1、外力或机械应力会导致磁珠一体化Crack或破损，导致开路。

2、过流会直接导致磁珠烧毁开路。

3、磁珠一致性不好，参数达不到规格要求，导致过流或过热后烧毁。

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