如何辨別EMI和EMC電路中磁珠和電感起到的不同作用

磁珠和電感在解決EMI和EMC方面各與什么作用，首先我們來(lái)看看磁珠和電感的區別，電感是閉合回路的一種屬性，多用于電源濾波回路，而磁珠主要多用于信號回路，用于EMC對策磁珠主要用于抑制電磁輻射干擾，而電感用于這方面則側重于抑制傳導性干擾。磁珠是用來(lái)吸收超高頻信號，象一些RF電路，PLL,振蕩電路，含超高頻存儲器電路（DDR SDRAM,RAMBUS等）都需要在電源輸入部分加磁珠，兩者都可用于處理EMC、EMI問(wèn)題。

磁珠和電感在EMI和EMC電路中關(guān)鍵是是對高頻傳導干擾信號進(jìn)行抑制，也有抑制電感的作用。但從原理方面來(lái)看，磁珠可等效成一個(gè)電感，等于還是存在一定的區別，*大區別在于電感線(xiàn)圈有分布電容。因此，電感線(xiàn)圈就相當于一個(gè)電感與一個(gè)分布電容并聯(lián)。如圖1所示。圖1中，LX為電感線(xiàn)圈的等效電感（理想電感），RX為線(xiàn)圈的等效電阻，CX為電感的分布電容。

圖1 電感線(xiàn)圈的等效電路圖

理論上對傳導干擾信號進(jìn)行抑制，要求抑制電感的電感量越大越好，但對于電感線(xiàn)圈來(lái)說(shuō)，電感量越大，則電感線(xiàn)圈的分布電容也越大，兩者的作用將會(huì )互相抵消。

圖2 普通電感線(xiàn)圈的阻抗與頻率的關(guān)系圖

圖2是普通電感線(xiàn)圈的阻抗與頻率的關(guān)系圖，由圖中可以看出，電感線(xiàn)圈的阻抗開(kāi)始的時(shí)候是隨著(zhù)頻率升高而增大的，但當它的阻抗增大到*大值以后，阻抗反而隨著(zhù)頻率升高而迅速下降，這是因為并聯(lián)分布電容的作用。當阻抗增到*大值的地方，就是電感線(xiàn)圈的分布電容與等效電感產(chǎn)生并聯(lián)諧振的地方。圖中，L1 > L2 > L3,由此可知電感線(xiàn)圈的電感量越大，其諧振頻率就越低。從圖2中可以看出，如果要對頻率為1MHZ的干擾信號進(jìn)行抑制，選用L1倒不如選用L3,因為L(cháng)3的電感量要比L1小十幾倍，因此L3的成本也要比L1低很多。

如果我們還要對抑制頻率進(jìn)一步提高，那么我們*后選用的電感線(xiàn)圈就只好是它的*小極限值，只有1圈或不到1圈了。磁珠，即穿心電感，就是一個(gè)匝數小于1圈的電感線(xiàn)圈。但穿心電感比單圈電感線(xiàn)圈的分布電容小好幾倍到幾十倍，因此，穿心電感比單圈電感線(xiàn)圈的工作頻率更高。

穿心電感的電感量一般都比較小，大約在幾微亨到幾十微亨之間，電感量大小與穿心電感中導線(xiàn)的大小以及長(cháng)度，還有磁珠的截面積都有關(guān)系，但與磁珠電感量關(guān)系*大的還要算磁珠的相對導磁率Uy.圖3、圖4是分別是指導線(xiàn)和穿心電感的原理圖，計算穿心電感時(shí)，首先要計算一根圓截面直導線(xiàn)的電感，然后計算結果乘上磁珠相對導磁率 就可以求出穿心電感的電感量。

圖3 圓截面直導線(xiàn)的電感圖

圖4 磁珠穿心電感圖

另外，當穿心電感的工作頻率很高時(shí)，在磁珠體內還會(huì )產(chǎn)生渦流，這相當于穿心電感的導磁率要降低，此時(shí)，我們一般都使用有效導磁率。有效導磁率 就是在某個(gè)工作頻率之下，磁珠的相對導磁率。但由于磁珠的工作頻率都只是一個(gè)范圍，因此在實(shí)際應用中多用平均導磁率。

在低頻時(shí)，一般磁珠的相對導磁率都很大（大于100），但在高頻時(shí)其有效導磁率只有相對導磁率的幾分之一，甚至幾十分之一。因此，磁珠也有截止頻率的問(wèn)題，所謂截止頻率，就是使磁珠的有效導磁率下降到接近1時(shí)的工作頻率fc,此時(shí)磁珠已經(jīng)失去一個(gè)電感的作用。一般磁珠的截止頻率fc都在30~300MHz之間，截止頻率的高低與磁珠的材料有關(guān)，一般導磁率越高的磁芯材料，其截止頻率fc反而越低，因為低頻磁芯材料渦流損耗比較大。使用者在進(jìn)行電路設計的時(shí)候，可要求磁芯材料的提供商提供磁芯工作頻率與有效導磁率 的測試數據，或穿心電感在不同工作頻率之下的曲線(xiàn)圖。圖5是穿心電感的頻率曲線(xiàn)圖。

圖5 穿心電感的頻率曲線(xiàn)圖

磁珠另一個(gè)用途就是用來(lái)做電磁屏蔽，它的電磁屏蔽效果比屏蔽線(xiàn)的屏蔽效果還要好，這是一般人不太注意的。其使用方法就是讓一雙導線(xiàn)從磁珠中間穿過(guò)，那么當有電流從雙導線(xiàn)中流過(guò)時(shí)，其產(chǎn)生的磁場(chǎng)將大部份集中在磁珠體內，磁場(chǎng)不會(huì )再向外輻射；由于磁場(chǎng)在磁珠體內會(huì )產(chǎn)生渦流，渦流產(chǎn)生電力線(xiàn)的方向與導體表面電力線(xiàn)的方向正好相反，互相可以抵消，因此，磁珠對于電場(chǎng)同樣有屏蔽作用，即：磁珠對導體中的電磁場(chǎng)有很強的屏蔽作用。

使用磁珠進(jìn)行電磁屏蔽的優(yōu)點(diǎn)是磁珠不用接地，可以免去屏蔽線(xiàn)要求接地的麻煩。用磁珠作為電磁屏蔽，對于雙導線(xiàn)來(lái)說(shuō)，還相當于在線(xiàn)路中接了一個(gè)共模抑制電感，對共模干擾信號有很強的抑制作用。

從上述我們可以了解到，磁珠和電感在EMC、EMI電路中都能起到抑制的作用，主要是抑制方面的不同，而電感在高頻諧振以后都不能再起電感的作用了，先必需明白EMI的兩個(gè)途徑，即：輻射和傳導，不同的途徑采用不同的抑制方法。前者用磁珠，后者用電感。還需我們注意的地方是共模抑制電感與Y電容的連接位置，那什么是共模抑制電感，就是在地線(xiàn)或其它輸入輸出線(xiàn)之間串聯(lián)電感，這個(gè)電感稱(chēng)為共模抑制電感，共模抑制電感的一端與機器中的地線(xiàn)（公共端）相連，另一端與一個(gè)Y電容相連，Y電容的另一端與大地相連。這是抑制傳導干擾的*有效方法。