选择磁珠：抑制高频干扰，消除射频干扰，节省印制板面积

由于开关电源的开关频率较高，因此在输出整流管关断后的反向恢复过程中会产生开关噪声，容易损坏整流管。尽管在输出整流管两端并联由阻容元件串联而成的RC型吸收电路，能对开关噪声起到一定的抑制作用，但效果仍不理想，况且在电阻上还会造成功率损耗。解决的办法是在二次侧整流滤波器上串联一只磁珠。

1.磁珠的性能特点

“磁珠”（magnetic bead）的全称为铁氧体磁珠滤波器，是近年来问世的一种超小型磁性材料。它是将铁氧体材料（或非晶合金）与导线在高温下烧结而成的。磁珠主要有以下特点：

（1）磁珠具有高频损耗大，高电阻率、高磁导率（约为100～1500H/m）的特点，能在极宽的频带范围内抑制噪声干扰。将磁珠串联在信号或电源的通路中，能有效地抑制串模噪声干扰。

（2）磁珠可等效于电感与电阻的串联电路，其等效电感和等效电阻与磁珠的长度成比例关系。在直流或低频段，磁珠呈现很低的感抗，不会影响数据线或信号线上的信号传输。而在10MHz以上的高频段，其感抗仍很小，但等效电阻却迅速增加，进而导致总阻抗增大，使高频噪声被大幅度衰减，而对低频信号的阻抗可忽略不计，并不影响电路的正常工作。因此，磁珠可等效于低通滤波器，它允许直流电流通过而将高频噪声滤掉。这种滤波器的性能优于普通的滤波电感。滤波电感容易产生谐振而形成新的干扰源，而磁珠不会产生谐振。

（3）磁珠是按照它在某一频率产生的阻抗来度量的，其单位是Ω，而不是H。磁珠的数据表中所提供的频率-阻抗特性曲线，一般以100MHz为标准，例如“60R@100MHz”就表示磁珠在100MHz频率时的阻抗为60Ω，以此类推。

（4）磁珠对高频成分具有吸收作用，因此亦称之为吸收型滤波器。相比之下，电磁干扰滤波器中共模电感的作用是将电磁干扰反射回信号源，后者属于反射型滤波器。

（5）磁珠是将高频能量转换成电涡流并以热量形式散发掉的器件，简称耗能器件，涡流损耗与噪声频率的平方成正比。而普通电感为存储能量的元件，简称储能元件。磁珠的最高工作频率可达1GHz，而电感的工作频率一般不超过50MHz。

（6）磁珠能抑制开关噪声的产生，它属于主动抑制高频干扰。这是因为磁珠是接在产生尖峰脉冲的主回路（即输出电路）中的，利用其电感量可降低尖峰电流的上升率，故称之为“主动抑制型”。而其他电路（例如电磁干扰滤波器），只能被动的抑制干扰，因此称作“被动抑制型”。这是二者的根本区别。

（7）允许将多个磁珠串联或并联使用。通常，磁珠应安装在靠近干扰源的地方。

（8）磁珠不仅可用在高频开关电源、电子测量仪器以及各种对噪声要求非常严格的电路中，还可广泛用于手机、DVD、数码摄像机等数字家用电器中。片式磁珠能消除传输线中的射频干扰。在电磁兼容性（EMC）设计中，磁珠是抑制高频电磁干扰常用的一种磁性材料。

2.磁珠的选择方法

磁珠分管状、片状、排状（磁珠阵列，俗称磁珠排）等多种类型。管状磁珠又分单孔珠、双孔珠、多孔珠，可满足不同需要。目前，市场上常见的管状磁珠的外形尺寸有ϕ2.5×3（mm）、ϕ2.5×8（mm）、ϕ3×5（mm）等多种规格。其外形呈管状，引线穿心而过。表16-10列出4种管状磁珠典型产品的技术指标，其外形及典型产品的结构如图16-7所示。

表16-10 管状磁珠典型产品的技术指标

片状磁珠分通用型、尖峰型和大电流型（1～6A）三种类型。表16-11列出了日本Mur-ta公司生产的5种规格的片状磁珠的技术指标，其典型产品的外形尺寸如图16-8所示。其中，0402规格的微型片状磁珠，其外形尺寸仅为1mm×0.5mm×0.5mm（折合0.04in×0.02in×0.02in）。

图16-7 管状磁珠的外形及典型产品的内部结构

a）磁珠的外形图 b）HT-A62、HT-B62的结构 c）HT-S62的结构 d）HT-R62的结构(www.xing528.com)

表16-115 种片状磁珠典型产品的技术指标

图16-8 片状磁珠典型产品的外形尺寸（单位：mm）

a）0402–BLM10A b）0603–BLM11A c）0805–BLM21A d）1206–BLM31A e）1806–BLM41A

磁珠阵列是将多个（例如2、4、6、8个）磁珠封装在一起而制成的集成化片式器件。例如BMA2010型磁珠阵列就包含4个磁珠，外型尺寸仅为2.0mm×1.0mm。采用磁珠阵列可节省占用印制板的面积。

磁珠可等效于由电感L和损耗电阻R组成的串联电路。例如，BLM03AG700SN1型磁珠的阻抗-频率特性曲线如图16-9a所示。图中的Z表示阻抗，R为损耗电阻，X_L为感抗。其中，X_L=2πfL，。由图可见，当频率f从1MHz升到1000MHz，磁珠的阻抗和损耗电阻迅速增大，当f=1000MHz时Z、R均达到最大值。而感抗随频率升高缓慢增加，在f=30MHz时X_L达到最大值，然后逐渐变小，当f=1000MHz时，X_L=0。

图16-9 两种磁珠的阻抗-频率特性曲线

a）BLM03AG700SN1 b）BLM15BA750SN1

某些电子设备在某一固定频率下会产生幅度很高的尖峰电压，用普通的EMI滤波器很难抑制。针对这种情况，专门有一种尖峰式铁氧体磁珠，其特性曲线在某一频率下呈尖峰状。例如，BLM15BA750SN1型磁珠的阻抗-频率特性曲线如图16-9b所示。

3.磁珠在开关电源中的应用

磁珠可广泛用于开关电源中。为了抑制开关电源开关噪声，可是将磁珠串联在产生尖峰脉冲的主回路（即输出电路）中，以降低尖峰电流的上升率，达到抑制开关噪声之目的。

磁珠在开关电源中的典型应用电路如图16-10a所示。二次侧输出整流管VD采用SB580型肖特基二极管。R与C₁构成电磁干扰吸收网络。L采用3.3μH的磁珠。C₄为安全电容器，C₂和C₃为输出滤波电容器。图16-10b示出磁珠在电子设备中的典型应用电路，将两个磁珠L₁和L₂接在退耦电容器C的前面。由于磁珠对高频电流呈现高阻抗，因此可阻碍传输线上的高频干扰电流流入IC。

图16-10 磁珠的典型应用

a）磁珠在开关电源中的应用电路（局部） b）磁珠在电子设备中的应用电路