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磁珠，一般可以分為高Q磁珠(用于信號線上)和低Q磁珠(用于電源線上)[1]。

今天的文章，主要關(guān)注點在低Q磁珠，即磁珠在電源線上的應(yīng)用。磁珠在電源線上時，主要通過將噪聲能量通過熱量給耗散掉，這是非常理想的一種濾波方式。就像射頻上的濾波器或者開關(guān)時，吸收式的對整個鏈路的特性肯定要優(yōu)于反射式的。

磁珠的特性

(1) 頻率阻抗曲線[2]

由頻率阻抗曲線可知，磁珠會有三種響應(yīng)區(qū)域:

X>R?磁珠呈現(xiàn)感性

X=R磁珠開始呈現(xiàn)阻性

R=-X 磁珠開始呈現(xiàn)容性

使用過程中，需要使得需要濾波的頻率處在磁珠的阻性區(qū)域，而且應(yīng)該是感性相對比較小的區(qū)域。

上圖是一個磁珠的Impedance VSfrequency(MHz)的圖。現(xiàn)在，想濾除一個100MHz的噪聲，這個磁珠合適么？其實是不合適的，雖然這款磁珠在80MHz左右，R=X，開始呈現(xiàn)阻性，但是在100MHz左右的時候，其實還是有比較大的感性，用在電源線上濾波的時候，可能會產(chǎn)生振蕩。這款磁珠，其實是最優(yōu)的噪聲抑制性能，在300MHz左右。

(2)直流偏置電流(DC biascurrent consideration)對磁珠性能的影響

上圖是村田給的直流偏置電流對阻抗的影響圖[3]，可以看到，隨著電流的增加，阻抗開始減小。器件手冊上給出的rated current是指給定溫升下，磁珠所能通過的最大電流，而非指在該電流下，磁珠仍然能保持在零直流偏置下的阻抗。

為了能夠有效地進行電源濾波，對磁珠進行20%的rated current降額設(shè)計，是比較靠譜的選擇。

(3) LC諧振效應(yīng)

在電源線上，一般都是Rs很小，RL比較大的情況。取一個極端情況，RS=0，RL=無窮大。進行簡單推算，如下圖。

所以這種振蕩發(fā)生的可能性還是比較大的。

對LC串聯(lián)電路，進行仿真，增益響應(yīng)曲線如下圖所示，可以看到在3MHz的時候，有凸起，且大約為11dB左右。

對上述電路進行時域仿真，分別輸入10KHz和3.3MHz的正弦信號，仿真結(jié)果如下圖所示。

可以看到，在10KHz正弦輸入時，輸入和輸出信號基本一致，但是當輸入頻率增加到3.3MHz正弦輸入(對應(yīng)凸起的頻點)時，輸出信號幅度約為輸入信號幅度的4倍。

所以，如果電路設(shè)計不合適的話，濾波電路反而變成放大電路了。

那碰到這種LC振蕩，該怎么解決呢？

可以通過加大后級的電容[1]。

將電路修改如下[4]：

(4)直流電阻

選擇磁珠時，要關(guān)注其直流電阻的大小。如果被供電的器件(特別是數(shù)字器件)，偶爾會有大電流。比如說選了一個直流電阻為0.7ohm的磁珠，被供電器件的要求電壓為1.1V，偶爾芯片會消耗400mA電流，則此時經(jīng)過磁珠后能給芯片的電壓降到了0.82V，這可能會使芯片工作不正常。而且，由于大電流為瞬態(tài)發(fā)生，你就很難觀察到這個現(xiàn)象。

其他

除了以上需注意的磁珠特性外，磁珠使用時，還有一點需要注意。

有一些數(shù)字器件，在工作時，電流是變化的。

有些磁珠和鐵氧體磁芯的電感，在構(gòu)造上基本是相同的，除了磁珠采用的是損耗更大的鐵氧體磁芯。

因此，磁珠和電感一樣，是抑制電流的快速變化的。

所以需要在磁珠的下游端(即被供電的芯片端)加一電容到地，要不，芯片可能會不正常工作【5】。

比如，輸入信號均為3V的直流電壓，負載為一周期變化的電流源，對磁珠后面接一電容到地以及磁珠后面無電容接地的兩種情況進行仿真。

由仿真結(jié)果可知，在電流變化過程中，左圖的電壓基本保持不變，但是右圖的電壓則變得非常不合理了。

所以，使用磁珠時，在使用條件已知的情況下，可以借助仿真軟件仿真一下，以減少犯錯的可能性。

參考文獻：

文獻[1]: N-583 Application Note, DesigningPower Isolation Filters with Ferrite Beads for Altera FPGAs. Altera Corporation

文獻[2]: https://www.doc88.com/p-3498479621107.html

文獻[3]:https://www.murata.com/en-us/products/emiconfun/emc/2013/11/14/en-20131114-p1

文獻4：Jefferson Eco and Aldrick Limjoco, Ferrite Beads Demystifed, Analog Devices, Inc

文獻5：https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/choosing-and-using-ferrite-beads/