電容器/電感（gǎn）/磁珠乃EMC的三（sān）大利器

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

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

 濾波電容

盡（jìn）管從濾除高頻噪聲的角度看，電容的諧振是（shì）不希（xī）望的，但是電（diàn）容（róng）的諧振並不是總是有（yǒu）害的。

當要濾除的噪聲頻率確定（dìng）時，可以通過（guò）調整電容的容量，使（shǐ）諧（xié）振點剛好落在騷擾（rǎo）頻率上。

在實際工程中，要濾除的電磁噪（zào）聲頻率往往高達（dá）數百MHz，甚至（zhì）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地濾除。

普通電容之所以不能有效地（dì）濾除高頻噪聲，是（shì）因為兩個原因：

（1）一個原因是電容引線電（diàn）感造成電容諧振（zhèn），對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（lìng）一個原因是導線之（zhī）間的寄生電容使高頻（pín）信號（hào）發生耦（ǒu）合，降低了濾（lǜ）波效果。

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

而且穿心電容可以直接安裝在金（jīn）屬麵板上，利用金屬麵板起到高頻隔離的作用。但是在使用穿心電容時，要注意的問題是安裝問（wèn）題。

穿心電容至大的弱點是怕（pà）高溫和溫度衝擊，這在將穿心電容往金屬（shǔ）麵板上焊接時造成很大（dà）困（kùn）難。

許多電（diàn）容在焊（hàn）接過（guò）程中發生損壞。特別是當需要將大量的穿（chuān）心電容安裝在麵板上時，隻要有一個損壞，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（diàn）感

由於EMC所麵臨解決問題大多是共模幹擾，因此共模電感也（yě）是我（wǒ）們常（cháng）用的有（yǒu）力元件（jiàn）之一。

共模電感是一個以（yǐ）鐵氧體為磁芯（xīn）的共模幹擾抑製器件，它由兩個（gè）尺（chǐ）寸相同，匝數相同的（de）線圈對稱地繞製在同一（yī）個鐵氧體（tǐ）環形磁芯上，形成一個四端器（qì）件，要對於共模（mó）信號呈現出大電（diàn）感具有抑製作用，而（ér）對於差模信號呈現出很小（xiǎo）的漏電感幾乎不起作用。

原理是流過共模電流時磁環中（zhōng）的磁通相（xiàng）互疊加，從而具有相當大的電感量，對（duì）共模電流起到（dào）抑製作用，而當兩（liǎng）線圈流過差模電流時，磁環中的磁通相互抵消（xiāo），幾乎沒有電感量，所以差模電流可以無衰減（jiǎn）地通過。

因此共模電（diàn）感（gǎn）在平衡線路（lù）中（zhōng）能有效地抑製共模（mó）幹擾信號，而對線路正（zhèng）常傳輸的差（chà）模信號無影響。

共模電感在製（zhì）作時應滿（mǎn）足以（yǐ）下（xià）要求：

（1）繞製在線圈磁芯上的導線要相互絕緣，以保證在瞬時過電壓作（zuò）用下線圈的匝間不發生擊穿短路；

（2）當線圈流過瞬時（shí）大電流時，磁芯不要出現飽和；

（3）線圈中的磁芯應與（yǔ）線圈絕緣，以防止在瞬時過電壓作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生電容，增（zēng）強線圈對瞬時過電壓的而授能（néng）力。

通常情況下，同時注意選擇所需濾波的頻段，共模阻抗越大越好，因此我們（men）在選擇共模電感（gǎn）時需要看器件資料，主要根據阻抗（kàng）頻率曲線選擇。

另外選擇時注意考慮（lǜ）差（chà）模（mó）阻抗對信號（hào）的影響，主要關注差模阻抗，特別注意高速端口。

 磁（cí）珠

在產品數字電（diàn）路EMC設計過程中，我們常常會使（shǐ）用到磁珠，鐵氧體材料是鐵鎂合金或（huò）鐵鎳合金，這種材料具有很高的導磁率，他可以是電感的線圈繞組之間在高頻（pín）高阻（zǔ）的情（qíng）況下產（chǎn）生的電（diàn）容小。

鐵氧體材料通常在高頻情況下應用，因為在低頻時他們主要（yào）程電感特性，使得線上的損耗很小。在高頻情況下，他們主要呈（chéng）電（diàn）抗特性比並且隨頻率（lǜ）改變。實際應用中，鐵氧體材料（liào）是作為射頻電路的高（gāo）頻衰減器使用的。

實際上，鐵氧體較好的（de）等效於（yú）電阻（zǔ）以及電感的並（bìng）聯，低頻下電阻被電感短（duǎn）路，高頻下電感阻抗（kàng）變得（dé）相當高，以至於電流全部通過電阻。

鐵氧體是一個消耗（hào）裝置，高頻（pín）能（néng）量在上麵轉化為熱能，這是由他的電阻特性決定的。鐵氧體磁珠與普通的電感相比具有（yǒu）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（de）電感器，所以（yǐ）能在相當寬的頻率範圍內（nèi）保持較高的阻抗，從而提高高頻濾波效能。

在低頻段，阻抗由電感的感抗構成，低頻時R很小，磁芯的磁導率較（jiào）高，因此電感（gǎn）量較（jiào）大，L起主要作用，電磁幹擾（rǎo）被反射而受到抑製；並且這時（shí）磁芯的（de）損耗較小，整個器（qì）件是一個低損耗、高Q特性的電感，這種電感容易造成（chéng）諧振因此在低頻段（duàn），有時（shí）可能出現使用鐵氧體磁珠後幹擾（rǎo）增強的現象。

在高頻段，阻抗由電（diàn）阻成分構成，隨著頻率升高（gāo），磁芯的磁導率降低，導致電感的電感量減小，感抗（kàng）成（chéng）分減小。

但是，這時磁芯（xīn）的損（sǔn）耗增加（jiā），電阻成分增加（jiā），導致總的阻抗增（zēng）加，當高頻信號通過鐵氧體（tǐ）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（yuán）線和數（shù）據線上。如在印製板的電源線入口端加上鐵氧體抑製元件，就可以濾（lǜ）除高頻幹擾。

鐵氧體磁環或磁珠於抑製信號線、電（diàn）源線上的高頻幹（gàn）擾和尖峰（fēng）幹擾，它（tā）也具有吸收靜電放電（diàn）脈衝幹擾的能力（lì）。使用片式磁珠還是片式電感主要還在於（yú）實際應（yīng）用（yòng）場（chǎng）合。

在諧振電路中需要使用片式（shì）電感。而需要消除不需要的（de）EMI噪聲時，使用（yòng）片式磁珠是（shì）上佳的選擇。