电源系统中铁氧体磁珠使用

过滤高频电源噪声并干净地分享相似电源供电轨（即混合信号 IC 的模拟和数字供电轨），同时在共享的供电轨之间保持高频 隔离的一种有效方法是使用铁氧体磁珠。

 

铁氧体磁珠是无源器件，可在宽频率范围内过滤高频噪声。它在目标频率范围内具 有电阻特性，并以热量的形式耗散噪声能量。铁氧体磁珠与供 电轨串联，而磁珠的两侧常与电容一起接地。这样便形成了一 个低通滤波器网络，进一步降低高频电源噪声。

 

然而，若系统设计中对铁氧体磁珠使用不当，则会产生不利影 响。有一些例子可以说明：由于磁珠和去耦电容搭配用于低通 滤波而导致产生干扰谐振；直流偏置电流的依赖性导致磁珠的 EMI 抑制能力下降。正确理解并充分考虑铁氧体磁珠的特性后， 这些问题是可以避免的。

 

本文讨论系统设计人员在电源系统中使用铁氧体磁珠时的注意 事项，比如直流偏置电流变化时的阻抗与频率特性，以及干扰 LC 谐振效应。最后，为了解决干扰谐振问题，介绍了阻尼技术， 并比较了各项阻尼方法的有效性。

 

为演示铁氧体磁珠作为输出滤波器影响而采用的器件是一款 2 A/1.2 A DC-DC 开关调节器，具有独立的正输出和负输出 (ADP5071)。文中所用的铁氧体磁珠主要采用芯片类型表贴 封装。

 

铁氧体磁珠简化模型与仿真

 

铁氧体磁珠能够建模为一个由电阻、电感和电容组成的简化电 路，如图1a 所示。RDC对应磁珠的直流电阻。CPAR、LBEAD 和RAC分别表示寄生电容、磁珠电感和与磁珠有关的交流电阻（交流 磁芯损耗）。

 

 

铁氧体磁珠可依据三个响应区域分类：感性、阻性和容性。查 看ZRX 曲线便可确定这些区域（如图1b 所示），其中Z 表示 阻抗、R 表示电阻、X 表示磁珠的电抗。为了降低高频噪声，磁 珠必须处于阻性区域内；电磁干扰 (EMI) 滤波应用尤其需注意 这一点。该元件用作电阻，可阻止高频噪声并以热量的形式耗 散。阻性区域出现在磁珠交越频率 (X = R) 之后，直至磁珠变为 容性的那一点为止。此容性点位置为容性电抗 (–X) 绝对值等于 R 的频率处。