電容器/電感/磁珠乃EMC的三大利器

濾波電容器、共模電感、磁珠在EMC設計電（diàn）路中（zhōng）是常見（jiàn）的身影，也是消滅電磁幹擾的三大利器。

對於這三者（zhě）在電路中的作用，相信還有很多工程師搞不清楚，文章從設計中詳細分析了消滅（miè）EMC三大利器的原理。

 濾波電（diàn）容

盡（jìn）管從濾除高（gāo）頻噪聲的角度看，電容的諧振是不希望的，但是電容的（de）諧振並（bìng）不是總是有害的。

當要（yào）濾（lǜ）除的噪（zào）聲頻率（lǜ）確定時，可以通過調整電（diàn）容的容量，使諧（xié）振點剛好落在騷擾頻率上。

在實際工程中，要濾除的電磁噪聲頻率往往高達數百MHz，甚至超過1GHz。對這樣高頻的電磁噪聲必須使用穿心電容才能有效（xiào）地濾除。

普通（tōng）電容之所以不能有效地（dì）濾除高頻噪聲，是因為兩個原因：

（1）一（yī）個原因是電容引線電感造成電容（róng）諧振，對（duì）高頻信號呈現較大的阻抗，削弱了對高頻信號的旁路作用；

（2）另一個原因是導線之間的寄生電容使高頻信號發生耦合，降低了濾波效果。

穿心電容之所以能有效（xiào）地濾除高（gāo）頻噪聲，是因為穿心電容不僅沒有引線電感造成電容諧振頻率過低的問題。

而（ér）且穿心電容可以直接安裝在金屬（shǔ）麵板上，利用金屬麵板（bǎn）起到高頻隔離的作用。但是（shì）在使用穿心（xīn）電容時，要注（zhù）意的問（wèn）題是安裝問題。

穿心電容至大的弱點是怕高溫和溫度（dù）衝擊，這在將穿心電容往金屬麵板上焊（hàn）接時造成很大困難。

許多（duō）電容在焊接過程中發生（shēng）損壞。特別是當需要將大量的（de）穿心電容安裝在麵板上時，隻要有一（yī）個損壞，就很難修複，因為在將損壞的電容拆下時，會造成鄰近其它電容的損壞。　

 共模電感

由於EMC所麵臨解決問題大多是共模幹擾，因（yīn）此共模（mó）電感也是我們常用的有力元件之一。

共模電感是一個（gè）以鐵氧體為磁芯的共模幹擾（rǎo）抑製器件，它由兩個尺寸相同，匝數相同的線圈對（duì）稱地繞製（zhì）在同（tóng）一個鐵氧體（tǐ）環形磁（cí）芯上，形成一個四端器（qì）件，要對於共模信號呈現出大電感具有抑製作用，而對於差模信號呈現出很小的漏電感幾乎不起作用。

原（yuán）理是流過共模電流時磁環中的磁通（tōng）相互疊加，從而具有相當大的電感（gǎn）量，對共（gòng）模電流起到抑製作用，而當兩線圈（quān）流過（guò）差模電流時，磁環中的磁通相互抵消，幾（jǐ）乎沒有電感量，所以差模電（diàn）流可以無衰減地通過。

因此共模電感在平衡線（xiàn）路中能有效地（dì）抑製共模幹（gàn）擾信號，而對線路（lù）正（zhèng）常傳輸的（de）差模信號無影響。

共模電感在製作時應滿足以下（xià）要求：

（1）繞製在（zài）線（xiàn）圈（quān）磁芯上的導線要相互絕緣，以保證在瞬（shùn）時過電壓作用下線圈的（de）匝間不發生（shēng）擊穿短路（lù）；

（2）當線（xiàn）圈流過瞬時大電流時，磁芯不要出現飽和（hé）；

（3）線圈中的（de）磁芯應與線圈絕緣，以防止（zhǐ）在瞬時過電壓（yā）作（zuò）用下兩者之間發生擊穿；

（4）線圈應盡可能繞製單層，這樣做可減小線圈的寄（jì）生電容（róng），增強線圈對瞬時過電壓的而授能力。

通常情況下，同時注意選擇（zé）所需濾波的頻段，共模阻抗越（yuè）大越好，因此我們在選擇共模電感時需要看器（qì）件資料，主要（yào）根據阻抗頻率曲線選擇（zé）。

另外選擇時注意（yì）考慮差模阻抗對信號的影響，主要（yào）關注差模阻抗，特別注意高速端口。

 磁珠（zhū）

在（zài）產品數字電路EMC設計過程中，我們常常會使用到磁珠，鐵氧體材料是鐵鎂合金或鐵鎳合金（jīn），這種材料具有很高的導磁率，他可以是電感的線（xiàn）圈繞組之間（jiān）在高頻高阻的情況下產生（shēng）的電容小。

鐵氧（yǎng）體材料通常在高頻情況下應用，因為在低頻時他們主要程電感特性，使得線上的損耗很小。在高頻（pín）情況（kuàng）下，他們主要呈電抗（kàng）特性比並且隨頻率改（gǎi）變。實（shí）際應用中，鐵氧體材料是（shì）作為射頻電路的高頻衰減（jiǎn）器（qì）使用的。

實際上，鐵氧體較（jiào）好的等（děng）效於（yú）電阻以（yǐ）及電感的（de）並聯，低頻下電阻被電感短路，高頻（pín）下電感阻抗變得相當高，以至於電流全部通過電阻。

鐵氧體是一個消耗裝置，高（gāo）頻能量在上麵轉化為熱能，這是（shì）由他的電阻特性決定的。鐵氧體磁珠與普通的電感相比具（jù）有更好的高頻濾波特性。

鐵氧體在高頻時呈現電阻性，相當於品質因數很低的電感器，所以能在相當寬的頻率範圍內保持（chí）較高的阻抗（kàng），從（cóng）而提高高頻濾波效能（néng）。

在低（dī）頻段，阻抗由電（diàn）感的感抗構成，低頻時R很小，磁芯的（de）磁導率較高，因此（cǐ）電（diàn）感量較大（dà），L起主要作（zuò）用（yòng），電磁幹擾（rǎo）被反射而受到抑製；並且這時磁芯（xīn）的損耗較小，整個器件是一個低損耗、高Q特性的電感，這種（zhǒng）電感容易造成諧振因此在低頻段，有時可能出現使用鐵氧體磁珠後幹擾增強的現象。

在（zài）高頻（pín）段，阻抗由電阻成分構成，隨著頻率升高（gāo），磁芯的磁導率降（jiàng）低，導致電感的電感量減小，感抗成分（fèn）減小。

但是（shì），這時磁芯的損耗增加，電阻成分增（zēng）加，導致總的阻抗增加，當高頻信號（hào）通（tōng）過鐵氧體時，電磁幹擾被吸收並轉換成熱能的形式耗散掉。

鐵氧體抑製元件廣泛（fàn）應用於印製電路板、電源線和數據線上。如（rú）在印製板的電源線入口端（duān）加上鐵氧體抑製元件（jiàn），就可以濾除高頻幹擾。

鐵氧體磁環或磁珠於（yú）抑製信號線（xiàn）、電源線上的高頻（pín）幹擾和尖峰幹擾，它也具（jù）有吸收靜電放電脈衝幹擾的能力。使用片式磁珠還是片式電感主要還在於實際應用（yòng）場（chǎng）合。

在諧振電路中需要使用片式電感。而需要（yào）消除不需要的EMI噪聲時，使用片式磁（cí）珠是上佳的選擇。