使用鐵氧體磁珠來提高pcb的電源質量。
檢查規格
前一篇文章討論了在選擇鐵氧體磁珠時仔細考慮阻抗與頻率特性的重要性：只要有可能，目標雜訊頻率應落在磁珠的「電阻頻帶」內，這意味著電阻阻抗在反應中佔主導地位的頻率範圍阻抗。這是最大化磁珠抑制雜訊能力的乙個基本方面，但您還需要記住其他規格 - 即直流電阻和額定電流。
與旁路電容不同，鐵氧體磁珠與電源線串聯使用，這意味著流過磁珠的任何直流電流都會產生與直流電阻成比例的電壓降。
(注意：一些不同的電路符號用於表示鐵氧體磁珠。這裡顯示的不是「官方」ieee符號，但它有助於我們認識到磁珠和電感之間的功能相似性。)
對於典型的表面貼裝元件，鐵氧體磁珠的直流電阻遠低於歐姆，這在這個低功耗ic時代很少成為問題。但這正是你可以遇到麻煩的地方：如果你沒有檢查直流電阻規格，或者你養成了在每個ic前面丟擲相同鐵氧體磁珠的習慣，你可能不會注意到異常高的 - 功率器件可以吸收足夠的電流來引起問題。例如，想象一下，您碰巧選擇具有相當高的直流電阻(例如0.7ω)的部件，並且您正在使用乙個焊珠來濾波連線到高效能數字訊號處理器上的多個電源引腳的1.1 v核心電源。也許在正常操作期間一切都很好，但如果該處理器進入乙個強大的計算活動期並通過磁珠吸收400 ma，那麼1.1 v核心電源只會降低到0。
額定電流並不像看起來那麼簡單。實際上，如果通過焊道的穩態電流高於額定電流，則可能發生損壞。但是你需要注意兩個細微差別。首先，額定電流在整個溫度範圍內不恆定：
這是前一篇文章中討論的wurth部分的降額曲線。從85°c開始急劇下降應該非常清楚，如果您的系統將受到高溫，您需要非常小心地選擇鐵氧體磁珠。其次，遠低於 額定最大值的直流電流會降低磁珠的效能，因為鐵氧體材料變得「飽和」。鐵氧體飽和度會降低磁珠的峰值阻抗，並使阻抗曲線向更高的頻率移動，如下圖所示：murata：
為減少磁芯飽和的影響，請確保磁珠的額定電流至少比預期的最大電流高50％(最好是100％)。
共振：減弱，而不是消除
這告訴我們諧振頻率隨著電容的增加而減小。因此，鐵氧體磁珠附近的較高電容量增加了磁珠在諧振頻率下主要感應的可能性。
通常您不必擔心這種共振問題 - 大多數旁路電容很小(即0.1μf)，寄生電阻有助於抑制可能發生的任何振鈴，並且通常電路不會產生較大的雜訊能量。頻率落在鐵氧體磁珠的反應優勢範圍內。儘管如此，如果您使用鐵氧體磁珠和相對較大(例如，高於10μf)的旁路電容器，您可能需要執行快速模擬或探測一些訊號，以檢視是否發現任何振鈴。如果這樣做，請嘗試找到在有問題的頻帶中表現出更大阻抗的鐵氧體磁珠。或者，如果不考慮ir壓降，可以通過在ic的電源引腳附近插入乙個小串聯電阻來降低諧振電路的q因數，從而抑制振幅：
「fbc」濾波器
我們現在準備討論三種常用方法，使您的電路可以從戰略選擇的鐵氧體磁珠中受益。第一種方法已經在上面給出的兩個電路圖中呈現 - 鐵氧體磁珠可以與旁路電容器組合以形成基於珠子的等效於標準lc低通濾波器。理論上，這個「fbc」濾波器在珠子的感應頻帶內接近lc濾波器的雙極響應，然後當電阻阻抗開始主導無功阻抗時，它轉換到rc濾波器的單極響應。這有一定的優雅：在較低頻率下滾降較陡，其中共振不太受關注，並且珠子的電阻特性抑制了高頻振鈴。
在這個時刻，我們應該指出一種破壞ic的好方法，即在電源引腳和地之間使用沒有電容器的鐵氧體磁珠：
正如本系列第一篇文章中所討論的那樣，數字ic(以及較小程度上的模擬ic)必須能夠從電源軌中吸取快速的電流尖峰。與電源引腳相鄰的低esr，低esl旁路電容提供此電流。現在回想一下，電感器(以及擴充套件的鐵氧體磁珠)可以抵抗 電流的變化。這意味著在上述兩種不正確配置中使用的鐵氧體磁珠阻擋了ic所需的瞬態電流。因此，您需要乙個位於鐵氧體磁珠「下游」的電容器，以便瞬間電流可以直接來自電容器(即，不流過磁珠)。
fbc低通濾波器可能對任何對電力線上的高頻雜訊特別敏感的ic有益。但請注意其他事項：鐵氧體磁珠也會在磁珠另一側形成乙個帶有任何電容的fbc濾波器，包括連線到同一電源軌上其他ic的旁路電容。因此，鐵氧體磁珠不僅有助於抑制進入ic的雜訊，還有助於抑制來自ic的雜訊。這意味著鐵氧體磁珠對於 pcb與多個數字元件的去耦特別有價值，因為它們傾向於將每個ic與所有其他ic產生的雜訊隔離開來。
混合訊號功率
通常最好通過兩個線性穩壓器產生單獨的電源電壓，為混合訊號ic提供模擬和數字電源。但如果這種方法不可行，可能是由於電路板空間的限制，您可以使用鐵氧體磁珠提供一些雜訊隔離，如下所示：
抑制源頭的噪音
另乙個考慮鐵氧體磁珠的時候是你寧願在電源上使用乙個濾波器而不是在多個ic上連線單獨的濾波器。對於電路來說，這是一種有效的方法，其中有雜訊的dc / dc轉換器為幾個模擬元件提供電源，這些模擬元件 對雜訊敏感但通常不會產生 大量雜訊。這種濾波器的標準配置是鐵氧體磁珠，兩側帶有電容器; 理想情況下，dc / dc轉換器的資料表將提供有關元件值和其他細節的指導。例如，凌力爾特公司為ltc1551推薦以下產品，ltc1551是一款反相電荷幫浦穩壓器：
資料表聲稱，使用這種簡單的濾波器，輸出雜訊可以低至1 mv峰峰值。
儘管鐵氧體磁珠在電荷幫浦和開關穩壓器使用的相對較低的頻率下主要是電感性的，但電阻阻抗將有助於減少與高頻諧波相關的振鈴。
概括鐵氧體磁珠提供額外的濾波和隔離，在嘈雜的數字環境中或必須保護高雜訊敏感模擬元件時非常有用。盡可能選擇在主要雜訊頻率下主要為電阻的磁珠，並記住檢查磁珠的直流電阻和額定電流，以避免與電壓降和磁芯飽和相關的問題。
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