如何在设计中使用铁氧体磁珠来降低EMI
1.铁氧体LC滤波器设计人员经常试图将铁氧体磁珠视为低通滤波器。它们会阻挡高频,但仅限于特定频段。在该频带之上,它们的固有电容频率接管。虽然珠子本身不能制作低通滤波器,但当它与旁路电容器组合时它可以。然后你得到的本质上是LC(电感和电容)滤波器。在确定如何使用这样的铁氧体磁珠时要注意的一个主要问题是LC共振。
首先,如果你在电路的电源线上使用铁氧体磁珠,你需要一个旁路电容。在低频时,铁氧体磁珠充当电感器,其抵抗电流的变化。这意味着如果您的集成电路试图吸收电流峰值,则磁珠将抵抗该峰值,并可能阻碍电路的运行。需要旁路电容来存储可以提供那些功率尖峰的电荷。旁路电容器通常也是一个好主意。
一旦将电容器和铁氧体材料安装到位,就可以开始滤除高频,与LC滤波器中使用的普通电感相比,铁氧体磁珠具有一些优势。铁氧体磁珠可以在较低频率下进行更陡峭的滚降。它们还具有一些固有阻力,这有助于抑制可能的共振频率。虽然它们具有一些阻尼能力,但仍然可能发生LC共振。使用更大的电容器时,存在特别大的风险。如果您真的想使用大型电容器,可以通过增加额外的阻尼或以其他方式限制共振来减轻这种风险。如果发生共振,可能会导致高达10 dB的增益,因此请注意设计滤波器以避免共振。
使用铁氧体磁珠和旁路电容过滤信号。
混合信号接地/电源平面连接
EMI可以通过电路传播的主要方式之一是通过地面和电源平面。这在混合信号电路中尤为常见,其中单个地/电平面阻抗用于模拟和数字信号。因此,最好有单独的接地/电源平面,但仍需要参考相同的相对电压。这些问题造成了相当困难,铁氧体磁珠可以帮助解决这个问题。
铁氧体磁珠可用于连接单独的模拟和数字地/电源平面,在这种配置中,两个平面都以相同的电压为参考,但彼此绝缘。精心挑选的珠子可以阻挡通常直接从一个平面传递到另一个平面的噪音。并非每个电路都应使用由铁氧体磁珠连接的独立接地层,因此在使用之前请检查此结构是否最适合您。
一般噪声过滤
接地和电源平面不是电路中唯一存在噪声问题的部分。您也可能有来自数字组件,DC / DC转换器或电源线的噪声。铁氧体磁珠可以帮助滤除所有这些来源的噪声。
在噪声较大的组件的情况下,您可以使用铁氧体磁珠来分离尽可能多的铁氧体磁珠。您可能会为每个数字IC配备旁路电容,因此添加铁氧体磁珠将形成上述LC滤波器。这些滤波器可以衰减来自元件的噪声,有助于保持电路免受EMI影响。
一些模拟电路由开关DC / DC转换器供电。您可能会担心这些电源会将噪声输入系统,但您可能并不担心模拟芯片会发出噪声。在这种情况下,您可以将铁氧体磁珠与DC / DC转换器对齐,并使模拟电路与电源轨上的EMI 绝缘。
铁氧体通常用于过滤输入功率。
您可能会担心从电路板外面传来噪音。通常,EMI通过其初始电源引入PCB。铁氧体磁珠非常适合滤除这种高频噪声。实际上,这是他们最常见的用法。
无论您的PCB是爆炸到太空还是留在不起眼的地球上,都需要保护它们免受EMI影响。铁氧体磁珠可以通过衰减特定的高频带来实现,或者当与旁路陶瓷电容器结合时用作LC滤波器。如果您打算在LC滤波器中使用磁珠,请务必注意LC谐振。您还可以使用铁氧体磁珠分离混合信号电路中的接地和电源层,并一般滤除噪声。
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