磁环选型攻略及EMC整改技巧

大家好，我是蜗牛兄弟。今天和大家分享一下磁环选型和应用的知识，希望对大家有所帮助。

本文将从以下四个方面阐述磁环。

一、磁环的应用场景

首先，让我们来看看几张照片

图1 显示屏VGA线

图2 适配器连接线

图3USB通信线

这三条线是我们生活中常见的供电线或通信线。它们都有一个特点，那就是连接线有一个非常突出的部分。这个突出的部分是什么？毫无疑问，这是添加的磁环。

磁环是电子产品中常用的抗干扰元件，对高频噪声有很好的抑制作用。铁氧体材料一般用于铁氧体材料（Mn-Zn）制成。

磁环在不同频率下具有不同的阻抗特性。一般来说，低频阻抗很小。当信号频率上升时，磁环的阻抗急剧上升EMC磁环作用在工程设计中得到了显著而广泛的应用。

二、磁环的工作原理

图4 磁环等效电路

如图4所示，磁环在应用中的等效电路。L等效电感，R电缆等效直流阻抗，C应特别注意绕线之间产生的分布电容器，它会降低高频滤波性能。

图5 磁环的阻抗曲线

如图5所示，磁环未饱和时，信号频率越高，相应的阻抗越高，当频率超过谐振点时，阻抗呈下降趋势。

图6 EMC整改常用的扣式磁环

扣磁环与铁氧体最大的区别在于它损耗很大，由这种扣磁环制成的电感更接近电阻。它是一种电阻值随频率增加而增加的电阻。当高频信号通过铁氧体磁环时，电磁能量以热的形式消耗。

三、磁环分类

(1)铁氧体磁环

一般锰锌环涂绿色。

根据磁导率，铁氧体磁环主要包括镍锌铁氧体磁环和锰锌铁氧体磁环：

镍锌铁氧体磁导率在100-1000之间，称为低导磁环。

锰锌铁氧体磁环材料的磁导率一般在1000以上，被称为高导磁环。

图7 锰锌铁氧体高导率磁环

镍锌铁氧体磁环一般用于各种电线、电路板端、计算机设备的抗干扰；

锰锌铁氧体磁环磁导率高，通常用于绕组共模电感，抑制电源接口低频共模传导干扰。

图8 共模电感

一般共模电感抑制频段为500K-30M滤波频段高于铁粉芯差模电感。

材料磁导率越低，适用频率范围越宽，材料磁导率越高，适用频率范围越窄。

(2)铁粉芯磁环

铁粉芯用两种颜色来区分材料，通常有-2(红/透明)、-8(黄/红)、-18(绿/红)、-26(黄/白)和-52(绿/蓝)

图9铁粉芯磁环

铁芯磁环由碳基铁磁粉和树脂碳基铁磁粉组成，磁导率很低。磁粉与绝缘材料之间有间隙，一般磁导率在20-100之间。由于铁芯磁环的磁导率很低，在大电流下不易饱和，因此经常使用铁芯磁环绕制差模电感。

图10差模电感

铁粉芯差模电感，滤波频率很低，几十几百 KHz，抑制电源线传导差模干扰。

铁芯主要用于解决电气回路中的电磁兼容性（EMC）问题。在实际应用中，各种其他物质会根据不同的波段添加不同的滤波要求。

(3)铁硅铝磁环

铁硅铝一般全黑。

铁硅铝磁环是利用率较高的磁环之一，简单地说，铁硅铝由铝硅铁组成，具有较高的利用率Bmax(Bmax它是磁芯截面积的平均最大磁通密度。)，其磁芯损耗远低于铁芯和高磁通量，具有低磁膨胀（低噪声），是一种低成本的储能材料，无热老化，可用于替代铁芯，在高温下性能非常稳定。

图11 铁硅铝磁环

铁硅铝的主要特点是损耗低于铁粉芯，具有良好的性能DC偏流特性。与铁粉芯和铁镍钼相比，价格不是最高也不是最低。

铁硅铝磁粉芯磁性能优异，功率损耗小，磁通密度高，在-55C~ 125C在温度范围内使用时，具有耐温、耐湿、耐振动等高可靠性；

同时，60~可选择160的宽磁导率范围。是开关电源输出的扼流圈，PFC电感及谐振电感的最佳选择，具有较高的性价比。

(4)非晶磁环

非晶磁环是一种新产品，目前正在逐渐普及。

非晶磁环，一般为白色和黑色。它有一个显著的特点：外壳是一个塑料外壳。所以也很容易判断，因为非晶磁环是绕组的，必须用塑料外壳包裹，否则就会变成碎渣。

非晶磁环的磁导率高于锰锌铁氧体磁环，通常超过10K甚至数百K，磁导率很大。

图12非晶磁环

非晶磁环通常用于绕组共模电感，抑制低频传导干扰。与锰锌铁氧体相比，非晶磁环虽然昂贵，但磁导率高，电感头部可以相对较小。此外，滤波效果优于锰锌。

据说可以过滤到几十个MHz，接近锰锌铁氧体磁环。因此，在滤波器中，也使用非晶磁环作为共模电感！

四、EMC加磁环整改技巧

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1.外观选择尽可能长、尽可能厚、内径尽可能小的磁环。也就是说，磁环越长越好，孔径与通过的电缆组合越紧密越好。然而，当存在直流或交流偏置时，仍存在铁氧体饱和的问题。抑制元件的横截面积越大，饱和的可能性小。

图13磁环内径不同

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2、磁环对电磁波有条件反射的作用，从而减少了信号传送的失真。磁环套用的位置尽量靠近源头的一端（电缆线的进出口），会更加有效的抑制电磁辐射。

图14源端有磁环套

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3.抑制高频干扰时，应选择镍锌铁氧体，抑制低频干扰时使用锰锌铁氧体。由于锰锌铁氧体的磁导率从数千到数万不等，而镍锌铁氧体从数百到数千不等，磁环铁氧体的磁导率越高，低频阻抗越大，高频阻抗越小。

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4.如何避免磁环饱和？当大电流通过铁氧体的导线时，容易引起饱和，降低元件的性能。为了避免这种情况，电源的两条线(正负)可以同时通过磁环。

图15电源的两条线(正负)同时通过磁环

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5.低频干扰时，建议电缆绕2-3匝。一方面可以增加穿过环的面积，增加等效吸收长度，另一方面可以充分利用磁环的磁滞特性，提高低频特性。 &nsp;    高频干扰时，不能绕匝（因为实际磁环上存在寄生电容,这个寄生电容与电感并联,但遇到高频干扰信号时,这个寄生电容将磁环的电感短路失去作用。）这时可选用长一点的磁环。

图16 磁环绕匝

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6、匝数绕制小技巧：理论上匝数越多抑制低频干扰效果越好,但是由于寄生电容增加，抑制高频噪声作用较弱（盲目增加匝数来增加衰减量是一个常见的错误）。                                                                                     实际应用中，需要根据信号干扰频率来调整匝数。当干扰频率的频带较宽，可在电缆上套两个磁环,每个磁环绕不同的匝数,这样可以同时抑制高频干扰和低频干扰。也可同时套上镍锌和锰锌铁氧体，这样抑制的干扰频段较宽。

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7、磁环易碎，因此在安装的过程中需要进行良好的固定，避免运输过程中的碰撞而导致磁环破裂，我们一般用扎带固定。

图17 扎带固定（然后将磁环固定在设备上）

最后，磁环只是EMC整改中常用的元件，用来查找问题所在，在必要时才使用。尽量在设计时加电容电感，从源头将干扰消除。什么都不用加最好。

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今天的分享就到这里，希望对你有帮助。

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