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電源系統中鐵氧體磁珠使用

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電源系統中鐵氧體磁珠使用

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產品新聞
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2019/04/02 16:20
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【摘要】:
過濾高頻電源噪聲并干凈地分享相似電源供電軌(即混合信號 IC 的模擬和數字供電軌),同時在共享的供電軌之間保持高頻 隔離的一種有效方法是使用鐵氧體磁珠。
過濾高頻電源噪聲并干凈地分享相似電源供電軌(即混合信號 IC 的模擬和數字供電軌),同時在共享的供電軌之間保持高頻 隔離的一種有效方法是使用鐵氧體磁珠。
 
鐵氧體磁珠是無源器件,可在寬頻率范圍內過濾高頻噪聲。它在目標頻率范圍內具 有電阻特性,并以熱量的形式耗散噪聲能量。鐵氧體磁珠與供 電軌串聯,而磁珠的兩側常與電容一起接地。這樣便形成了一 個低通濾波器網絡,進一步降低高頻電源噪聲。
 
然而,若系統設計中對鐵氧體磁珠使用不當,則會產生不利影 響。有一些例子可以說明:由于磁珠和去耦電容搭配用于低通 濾波而導致產生干擾諧振;直流偏置電流的依賴性導致磁珠的 EMI 抑制能力下降。正確理解并充分考慮鐵氧體磁珠的特性后, 這些問題是可以避免的。
 
本文討論系統設計人員在電源系統中使用鐵氧體磁珠時的注意 事項,比如直流偏置電流變化時的阻抗與頻率特性,以及干擾 LC 諧振效應。最后,為了解決干擾諧振問題,介紹了阻尼技術, 并比較了各項阻尼方法的有效性。
 
為演示鐵氧體磁珠作為輸出濾波器影響而采用的器件是一款 2 A/1.2 A DC-DC 開關調節器,具有獨立的正輸出和負輸出 (ADP5071)。文中所用的鐵氧體磁珠主要采用芯片類型表貼 封裝。
 
鐵氧體磁珠簡化模型與仿真
 
鐵氧體磁珠能夠建模為一個由電阻、電感和電容組成的簡化電 路,如圖1a 所示。RDC對應磁珠的直流電阻。CPAR、LBEAD 和RAC分別表示寄生電容、磁珠電感和與磁珠有關的交流電阻(交流 磁芯損耗)。
 
德立電子
 
鐵氧體磁珠可依據三個響應區域分類:感性、阻性和容性。查 看ZRX 曲線便可確定這些區域(如圖1b 所示),其中Z 表示 阻抗、R 表示電阻、X 表示磁珠的電抗。為了降低高頻噪聲,磁 珠必須處于阻性區域內;電磁干擾 (EMI) 濾波應用尤其需注意 這一點。該元件用作電阻,可阻止高頻噪聲并以熱量的形式耗 散。阻性區域出現在磁珠交越頻率 (X = R) 之后,直至磁珠變為 容性的那一點為止。此容性點位置為容性電抗 (–X) 絕對值等于 R 的頻率處。
 
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