偶然看了兩篇有關(guān)磁珠的專(zhuān)家博文，這兩篇博文都是講磁珠的。其中一篇是講磁珠與電感的區別，另一篇講磁珠其實(shí)就是一電阻特性，其實(shí)這樣的說(shuō)法都是不準確的。

磁珠(Ferrite bead)的等效電路是一個(gè)DCR電阻串聯(lián)一個(gè)電感并聯(lián)一個(gè)電容和一個(gè)電阻。DCR是一個(gè)恒定值，但后面三個(gè)元件都是頻率的函數，也就是說(shuō)它們的感抗、容抗和阻抗會(huì )隨著(zhù)頻率的變化而變化，當然它們阻值、感值和容值都非常小。

從等效電路中可以看到，當頻率低于fL(LC諧振頻率)時(shí)，磁珠呈現電感特性；當頻率等于fL時(shí)，磁珠是一個(gè)純電阻，此時(shí)磁珠的阻抗(impedance)最大；當頻率高于諧振頻率點(diǎn)fL時(shí)，磁珠則呈現電容特性。EMI選用磁珠的原則就是磁珠的阻抗在EMI噪聲頻率處最大。比如如果EMI噪聲的最大值在200MHz，那你選擇的時(shí)候就要看磁珠的特性曲線(xiàn)，其阻抗的最大值應該在200MHz左右。

圖1是一個(gè)磁珠的實(shí)際特性曲線(xiàn)圖。大家可以看到這個(gè)磁珠的峰值點(diǎn)出現在1GHz左右，在峰點(diǎn)時(shí)，阻抗(Z)曲線(xiàn)的值與電阻(R)的相等。也就是說(shuō)這個(gè)磁珠在1GHz時(shí)，是個(gè)純電阻，而且阻抗值最大。

圖1：磁珠的實(shí)際特性曲線(xiàn)圖。

前面簡(jiǎn)單介紹了EMI磁珠的基本特性曲線(xiàn)。從磁珠的阻抗曲線(xiàn)來(lái)看，其實(shí)它的特性就是可以用來(lái)做高頻信號濾波器。需要注意的是，通常大家看到的廠(chǎng)家提供的磁珠阻抗曲線(xiàn)，都是在無(wú)偏置電流情況下測試得到的曲線(xiàn)。

但大部分磁珠通常被放在電源線(xiàn)上用來(lái)濾除電源的EMI噪聲。在有偏置電流的情況下，磁珠的特性會(huì )發(fā)生一些變化。圖2是某個(gè)0805尺寸500mA的磁珠在不同的偏置電流下的阻抗曲線(xiàn)。大家可以看到，隨著(zhù)電流的增加，磁珠的峰值阻抗會(huì )變小，同時(shí)阻抗峰值點(diǎn)的頻率也會(huì )變高。

圖2：0805尺寸500mA的磁珠在不同的偏置電流下的阻抗曲線(xiàn)。

在進(jìn)一步闡述磁珠的特性之前，讓我們先來(lái)看一下磁珠的主要特性指標的定義：

Z(阻抗，impedance ohm):磁珠等下電路中所有元件的阻抗之和，它是頻率的函數。通常大家都用磁珠在100MHz時(shí)的阻抗值作為磁珠阻抗值。

DCR(ohm): 磁珠導體的直流電阻。

額定電流：當磁珠安裝于印刷線(xiàn)路板并加入恒定電流，自身溫升由室溫上升40C時(shí)的電流值。

那么EMI磁珠有成千上萬(wàn)種，阻抗曲線(xiàn)也各不相同，我們應該如何根據我們的實(shí)際應用選擇合適的磁珠呢？讓我們首先來(lái)看一下阻抗值同為600ohm@100MHz但尺寸大小不同的磁珠在不同偏置電流和工作頻率下的特性。

表1是四個(gè)不同大小的磁珠分別工作在0A，100mA偏置電流及在100MHz、500MHz和1GHz工作頻率下的阻抗值。

表1：不同大小磁珠在不同偏置電流和工作頻率下的特性。

從測試數據中可以看出，1206尺寸的磁珠在低頻100MHz工作時(shí)，其阻抗值僅從0A下的600ohm減小到100mA偏置電流下的550ohm，而0402尺寸的磁珠阻抗值卻從0A下的600ohm大幅減小為175ohm。由此看來(lái)，在低頻大偏置電流應用的情況下，應該選擇大尺寸的磁珠，其阻抗特性會(huì )更好一些。

讓我們來(lái)看一下磁珠在高頻工作時(shí)的情形。1206尺寸的磁珠其1GHz下的阻抗從100MHz下的600ohm大幅減小為105ohm，而0402尺寸的磁珠其1GHz下的阻抗則只由100MHz下的600ohm小幅減小為399ohm。這也就是說(shuō)，在低頻大偏置電流的情況下，我們應該選擇較大尺寸的磁珠，而在高頻應用中，我們應該盡量選擇小尺寸的磁珠。

讓我們再來(lái)看一下兩個(gè)不同曲線(xiàn)特征的磁珠A和磁珠B應用于信號線(xiàn)時(shí)的情況(圖3)。磁珠A和磁珠B的阻抗峰值都在100MHz和200MHz之間，但磁珠A阻抗頻率曲線(xiàn)比較平坦，磁珠B則比較陡峭。

圖3：兩個(gè)不同曲線(xiàn)特征的磁珠A和磁珠B應用于信號線(xiàn)時(shí)的情況。我們將兩個(gè)磁珠分別放在20MHz的信號線(xiàn)上，看看對信號輸出會(huì )產(chǎn)生什么樣的影響(圖4)。

圖4：將兩個(gè)磁珠分別放在20MHz的信號線(xiàn)上。

用示波器分別測量磁珠輸出端的波形圖(圖5)，從輸出波形來(lái)看，磁珠B的輸出波形失真要明顯小于磁珠A。原因是磁珠B的阻抗頻率波形比較陡峭，其阻抗在200MHz時(shí)較高，只對200MHz附近的信號的衰減較大，但對頻譜很寬的方波波形影響較小。而磁珠A的阻抗頻率特性比較平坦，其對信號的衰減頻譜也比較寬，因此對方波的波形影響也較大。

圖5：磁珠輸出端的波形圖。

上述三種情況對應的EMI測試結果顯示，磁珠A和磁珠B都會(huì )對EMI噪聲產(chǎn)生很大的衰減。磁珠A在整個(gè)EMI頻譜范圍內的衰減要稍好于磁珠B。

因此，在具體選用磁珠時(shí)，阻抗頻率特性平坦型的磁珠A比較適合應用于電源線(xiàn)，而頻率特性比較陡峭的磁珠B則較適合應用于信號線(xiàn)。磁珠B在應用于信號線(xiàn)時(shí)，可以在盡量保持信號完整性的情況下，盡可能只對EMI頻率附近的噪聲產(chǎn)生最大的衰減。