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原文來自原創書籍《硬件設計指南 從器件認知到手機基帶設計》:
電感和磁珠這兩個器件外形接近,有時候功能也相似,很多人認為二者都是“通直隔交”,而將二者混淆。實際上,不管是原理還是應用,電感和磁珠都有不小的區別。
電感的磁材料是開放的,磁力線(磁感線)一部分通過磁芯,一部分通過空氣,會對周圍空間產生磁場干擾(也有一些電感具有屏蔽功能)。而磁珠的磁材料是封閉的,幾乎所有的磁力線都封閉在磁環內,磁珠更“干凈”,具體原理如圖1-18 所示,二者主要差別如下。
圖1-18 電感與磁珠
1. 電感的單位是電感值亨(H),磁珠的單位是阻抗(Ω),磁珠手冊中標注的一般是100MHz時的阻抗值。注意:有個重要的事情是即使參數相同的磁珠,其濾波性能也可能有巨大差異。這是因為磁珠參數標注的是特定頻點(120/100MHz)的阻抗,即使這個頻點阻抗相同,在其他頻點的阻抗也會千差萬別,比如圖1-19 中兩個不同磁珠的參數都是120Ω@100MHz,但是明顯藍色的磁珠在高頻處的阻抗更大。
圖1-19 不同磁珠的阻抗頻率曲線
2. 磁珠的阻抗是電抗X(電感電抗)和電阻R的共同作用結果,低頻時電抗X主導、高頻時電阻R主導。電感多用于低頻段(50 MHz),而磁珠多用于高頻濾波場景,磁珠的電阻R吸收噪聲并轉化為熱,因此磁珠單位是歐姆。
3. 電感的濾波原理是把電能轉化為磁能,再把磁能重新轉化為電能(噪聲)或者輻射(Electromagnetic Interference,EMI),而磁珠是將電能轉化為熱能,磁珠是更“干凈”的濾波元件。
4. 電感是儲能元件,在濾波時可能會和電容構成二階震蕩電路產生諧振,可能導致系統不穩定;而磁珠是耗能元件(R),和電容協同工作時基本不會自激震蕩。
總之,電感工作在電抗遠大于電阻的頻段,此時電抗主要是感抗,其單位就是電感量H,電抗是主要分量,電阻分量很小。磁珠主要工作在電阻大于電抗的頻段,電阻占主要成分,因此磁珠的單位是歐姆,同時,磁珠由于電抗成分少,儲能很少,所以我們說磁珠主要是通過電阻發熱消耗能量的。在選擇磁珠時,我們要把目標放在高頻段,仔細根據磁珠的阻抗頻率曲線和目標噪聲進行磁珠的選取。
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