如何在設計中使用鐵氧體磁珠來降低EMI
1.鐵氧體LC濾波器設計人員經常試圖將鐵氧體磁珠視為低通濾波器。它們會阻擋高頻,但僅限于特定頻段。在該頻帶之上,它們的固有電容頻率接管。雖然珠子本身不能制作低通濾波器,但當它與旁路電容器組合時它可以。然后你得到的本質上是LC(電感和電容)濾波器。在確定如何使用這樣的鐵氧體磁珠時要注意的一個主要問題是LC共振。
首先,如果你在電路的電源線上使用鐵氧體磁珠,你需要一個旁路電容。在低頻時,鐵氧體磁珠充當電感器,其抵抗電流的變化。這意味著如果您的集成電路試圖吸收電流峰值,則磁珠將抵抗該峰值,并可能阻礙電路的運行。需要旁路電容來存儲可以提供那些功率尖峰的電荷。旁路電容器通常也是一個好主意。
一旦將電容器和鐵氧體材料安裝到位,就可以開始濾除高頻,與LC濾波器中使用的普通電感相比,鐵氧體磁珠具有一些優勢。鐵氧體磁珠可以在較低頻率下進行更陡峭的滾降。它們還具有一些固有阻力,這有助于抑制可能的共振頻率。雖然它們具有一些阻尼能力,但仍然可能發生LC共振。使用更大的電容器時,存在特別大的風險。如果您真的想使用大型電容器,可以通過增加額外的阻尼或以其他方式限制共振來減輕這種風險。如果發生共振,可能會導致高達10 dB的增益,因此請注意設計濾波器以避免共振。
使用鐵氧體磁珠和旁路電容過濾信號。
混合信號接地/電源平面連接
EMI可以通過電路傳播的主要方式之一是通過地面和電源平面。這在混合信號電路中尤為常見,其中單個地/電平面阻抗用于模擬和數字信號。因此,最好有單獨的接地/電源平面,但仍需要參考相同的相對電壓。這些問題造成了相當困難,鐵氧體磁珠可以幫助解決這個問題。
鐵氧體磁珠可用于連接單獨的模擬和數字地/電源平面,在這種配置中,兩個平面都以相同的電壓為參考,但彼此絕緣。精心挑選的珠子可以阻擋通常直接從一個平面傳遞到另一個平面的噪音。并非每個電路都應使用由鐵氧體磁珠連接的獨立接地層,因此在使用之前請檢查此結構是否最適合您。
一般噪聲過濾
接地和電源平面不是電路中唯一存在噪聲問題的部分。您也可能有來自數字組件,DC / DC轉換器或電源線的噪聲。鐵氧體磁珠可以幫助濾除所有這些來源的噪聲。
在噪聲較大的組件的情況下,您可以使用鐵氧體磁珠來分離盡可能多的鐵氧體磁珠。您可能會為每個數字IC配備旁路電容,因此添加鐵氧體磁珠將形成上述LC濾波器。這些濾波器可以衰減來自元件的噪聲,有助于保持電路免受EMI影響。
一些模擬電路由開關DC / DC轉換器供電。您可能會擔心這些電源會將噪聲輸入系統,但您可能并不擔心模擬芯片會發出噪聲。在這種情況下,您可以將鐵氧體磁珠與DC / DC轉換器對齊,并使模擬電路與電源軌上的EMI 絕緣。
鐵氧體通常用于過濾輸入功率。
您可能會擔心從電路板外面傳來噪音。通常,EMI通過其初始電源引入PCB。鐵氧體磁珠非常適合濾除這種高頻噪聲。實際上,這是他們最常見的用法。
無論您的PCB是爆炸到太空還是留在不起眼的地球上,都需要保護它們免受EMI影響。鐵氧體磁珠可以通過衰減特定的高頻帶來實現,或者當與旁路陶瓷電容器結合時用作LC濾波器。如果您打算在LC濾波器中使用磁珠,請務必注意LC諧振。您還可以使用鐵氧體磁珠分離混合信號電路中的接地和電源層,并一般濾除噪聲。
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