A34-磁珠的原理和分类

磁珠，通常称为铁氧体磁珠（Ferrite Bead，即FB），是一种抗干扰元件，主要用于滤除高频噪声。它的外观和电感很像，也同属于磁性元件，所以经常被拿来和电感对比，有的厂家甚至直接把它归类到电感里。例如，TDK称其为片式磁珠（Chip Beads），放在“emc对策产品”里，与“电感器（线圈）”分开；Murata将其列入“静噪元件”，与“电感器（线圈）”区分；顺络类似，将其列入“EMC元件”，与“线圈/电感”独立；但风华高科，干脆将它放在“电感”的目录下。
绘制原理图时，磁珠也可以使用与电感一样的元件符号。
1. 铁氧体铁氧体是一种具有立方晶格结构的铁磁性金属氧化物，通常由铁和其他一种或多种金属（如镍、锌、锰等）的氧化物组成。其制造工艺和力学性能与陶瓷相似，呈灰黑色。
它的主要特性如下：
（1）具有较高的磁导率，可以集中加强磁场。
（2）具有很高的电阻率，可以限制通过的电流。
（3）根据磁导率的不同，可以使用在不同的频段并保持较低的能量损耗。
（4）易于加工，可以制成不同的形状和尺寸，以适应特定的用途。
当应用于抑制电磁干扰时，铁氧体的工作原理是通过阻抗吸收发热的形式，将不需要频率的能量散发掉。
2. 磁珠的原理贴片磁珠的命名，来自项链等首饰采用的圆珠，因为磁珠起初是采用导线贯穿中空铁氧体的方式制成。虽然现在大量采用叠层工艺，但最早的名称还是保留下来了。磁珠的主要材料是铁氧体，兼具电感器和电阻的性质。其等效电路有很多种模型，但核心都是一样的，只是模型的精确程度不同而已，最终都可以等效为：一个随频率变化的电抗（电感部分）与一个随频率变化的电阻（电阻部分）串联。
图2-1：磁珠的等效模型

在低频段，阻抗由电感的感抗主导。低频时电阻很小，磁芯的磁导率较高，因此电感量较大，电感起主要作用，电磁干扰被反射而受到抑制。并且这时磁芯的损耗较低，整个器件是一个低损耗、高品质因数特性的电感，这种电感容易造成谐振。所以在低频段，有时可能出现使用磁珠后干扰增强的现象。在高频段，阻抗由电阻成分主导。随着频率升高，磁芯的磁导率降低，导致电感的电感量减小，感抗成分减少。但是，这时磁芯的损耗增加，电阻成分增加，导致总的阻抗增加，当高频信号通过磁珠时，噪声被吸收并转换成热能的形式耗散掉。
图2-2：磁珠的基本原理（图源：TDK）

磁珠功能切换时的频率，为电阻成分和电感成分相等的点，称为R-X交点，也称为交叉频率或转折频率。我们使用磁珠的场景主要在中高频，超过了转折频率，所以如前所述，磁珠抑制干扰的主要方式，是将噪声吸收后转换成热量散发出去。
在选用磁珠时，除了主要参数外，重点需要考虑各种频率-阻抗特性，这是磁珠最重要的参数，尽管它在参数列表里是隐形的。
图2-3：磁珠的频率-阻抗特性（图源：TDK）

3. 磁珠的分类磁珠根据不同的应用场景，可以分成普通、大电流、高频、尖峰等类型，但总体上与电感相似，按照使用的位置，分为电源和信号两类，信号又进一步分成低频和高频。以磁珠产品非常丰富的两大龙头TDK和Murata为例，均是依据这个框架来进行细分。
图3-1：TDK磁珠选型表

图3-2：Murata磁珠选型表