PCB設計用の磁気ビーズの選び方を本当に知っていますか?

PCB設計用の磁気ビーズの選び方を本当に知っていますか?

PCB 設計でパッチ磁気ビーズまたはパッチ インダクタを使用するかどうかは、主にアプリケーション シナリオによって異なります。 たとえば、共振回路にはチップ インダクタンスが必要です。 不要な EMI ノイズを除去する場合、SMD 磁気ビーズを使用するのが最良の選択です。

1. 磁気ビーズの単位はハントではなくオームであることに注意してください。 磁気ビーズの単位は、特定の周波数で発生するインピーダンスによる公称であるため、インピーダンスの単位もオームです。 磁気ビーズのデータシートには、通常、周波数とインピーダンスの特性曲線が示されています。 規格は 1000R 100MHz などの 100MHz で、これは磁気ビーズのインピーダンスが 100MHz で 600 オームに相当することを意味します。

2. 通常のフィルタは無損失のリアクタンス素子で構成されています。 ラインでのそれらの役割は、阻止帯域周波数を信号源に反射させることです。 したがって、このようなフィルターは反射フィルターとも呼ばれます。 反射フィルタが信号源のインピーダンスと一致しない場合、エネルギーの一部が反射されて信号源に戻り、干渉レベルが増大します。 この問題を解決するために、フェライト磁気リングまたは磁気ビーズ スリーブをフィルターの入力ラインに使用して、高周波信号のリングまたは磁気ビーズの渦電流損失を使用することにより、高周波成分を熱損失に変換することができます。 . そのため、磁気リングや磁気ビーズは実際に高周波成分を吸収するため、吸収フィルターと呼ばれることもあります。

フェライト抑制要素が異なれば、最適な抑制周波数範囲も異なります。 一般に、透過率が高いほど、抑制の頻度は低くなります。 また、フェライトの体積が大きいほど抑制効果が高くなります。 インターネット上のいくつかの研究では、体積が固定されている場合、長くて薄い形状は短くて厚い形状よりも抑制効果が高く、内径が小さいほど抑制効果が高くなることがわかりました。 ただし、DC または AC バイアスの場合、フェライト飽和の問題もあります。 抑制要素の断面積が大きいほど、飽和する可能性が低くなり、許容できるバイアスが大きくなります。 EMI が磁気リング/磁気ビーズを吸収してディファレンシャル モード干渉を抑制すると、そこを流れる電流値はその体積に比例し、両者のずれによって飽和が生じ、コンポーネントの性能が低下します。 コモンモード干渉を抑える場合は、電源の 2 ライン (プラスとマイナス) を同時に磁気リングに通します。 有効信号は差動モード信号です。 EMI 吸収磁気リング/磁気ビーズは影響しませんが、コモンモード信号に対して大きなインダクタンスを示します。 磁気リングを使用するより良い方法は、磁気リングの導体を繰り返し巻いてインダクタンスを増加させることです。 電磁干渉抑制の原理により合理的に使用できます。

フェライト抑制要素は、干渉源の近くに設置する必要があります。 入出力回路の場合は、シールドシェルの入口と出口にできるだけ近づけてください。 フェライト磁気リングと磁気ビーズで構成される吸収フィルターは、透磁率の高い損失材料を選択するだけでなく、その用途にも注意を払う必要があります。 回路内の高周波成分に対する抵抗は、10 から数百 Ω 程度であり、高インピーダンス回路での役割は明らかではありません。 逆に、低インピーダンス回路（配電、電源、RF回路など）では非常に効果的です。

フェライトは、高い周波数を減衰させ、低い周波数をほとんど妨げずに通過させることができるため、EMI 制御に広く使用されています。 EMI吸収に使用される磁気リング/ビーズは、さまざまな形状にすることができ、さまざまな場面で広く使用されています。 PCB 上にある場合は、DC/DC モジュール、データ ライン、電源ラインなどに追加できます。ライン上の高周波干渉信号を吸収しますが、システム内に新しい極とゼロを生成することはありません。 システムの安定性を損なうことはありません。 パワー フィルターと組み合わせて使用することで、フィルターの高周波性能を補い、システムのフィルター特性を向上させることができます。

磁気ビーズは、信号ラインや電源ラインの高周波ノイズやスパイク干渉を抑制するために特別に使用され、静電パルスを吸収する機能も備えています。

磁気ビーズは、超高周波信号を吸収するために使用されます。 たとえば、一部のRF回路、PLL、発振回路、超高周波メモリを含む回路(DDR SDRAM、RAMBUSなど)では、電源入力部に磁気ビーズを追加する必要があります。 インダクタは、LC発振回路、中および低周波フィルタリング回路などで使用されるエネルギー貯蔵部品です。それらの適用周波数範囲は、50 MHzを超えることはめったにありません。

磁気ビーズの機能は、主に伝送線路構造 (回路) に存在する RF ノイズを除去することです。 RF エネルギーは、DC 送信レベルに重畳された AC 正弦波成分です。 DC 成分は必要な有用な信号ですが、RF エネルギーはラインに沿って伝送および放射される無用の電磁干渉 (EMI) です。 これらの不要な信号エネルギーを除去するには、SMD ビーズを使用して高周波抵抗 (減衰器) として機能させ、DC 信号を通過させ、AC 信号を除去します。 通常、高周波信号は 30MHz 以上ですが、低周波信号もパッチ ビーズの影響を受けます。

SMD ビーズは、柔らかいフェライト材料で構成され、体積抵抗率の高い単一石構造を形成します。 渦電流損失は、フェライト材料の抵抗率に反比例します。 渦電流損失は、信号周波数の 2 乗に比例します。

SMDビーズを使用する利点：小型化と軽量化、RFノイズ周波数範囲での高インピーダンス、伝送ラインでの電磁干渉の排除。 閉じた磁気回路構造により、信号の直列巻線をより適切に排除できます。 有用な信号の過度の減衰を避けるために、DC抵抗を減らす優れた磁気シールド構造。 大幅な高周波特性とインピーダンス特性 (RF エネルギーのより良い除去)。 高周波増幅回路の寄生発振をなくしています。 数MHzから数百MHzの周波数範囲で有効に機能します。

PCB 設計で磁気ビーズ比較のコアを正しく選択するためのいくつかの提案:

1、不要信号の周波数範囲は？

2、 騒音源は誰か

3、基板上に磁気ビーズを配置するスペースがあるか

4、どの程度の騒音減衰が必要か

5、環境条件（温度、直流電圧、構造強度）は？

6、回路と負荷インピーダンスは何ですか

最初の 3 つは、メーカーが提供するインピーダンス周波数曲線を観察することで判断できます。 インピーダンス曲線では、抵抗、誘導インピーダンス、総インピーダンスの3つの曲線が非常に重要です。 総インピーダンスは、ZR22 π fL() 2+:=fL で表されます。 この曲線から、ノイズ減衰の周波数範囲内で最大インピーダンスを持ち、低周波数および DC で最小の信号減衰を持つ磁気ビーズ モデルを選択します。 SMDビーズのインピーダンス特性は、過度のDC電圧下で影響を受けます。 さらに、動作温度が高くなりすぎたり、外部磁場が大きすぎたりすると、ビーズのインピーダンスが悪影響を受けます。

SMD 磁気ビーズと SMD インダクタのアプリケーション:

チップインダクタ：無線周波数（RF）およびワイヤレス通信、情報技術機器、レーダー探知機、自動車、携帯電話、ポケットベル、オーディオ機器、PDA（携帯情報端末）、ワイヤレスリモートコントロールシステム、低電圧電源モジュールなど

SMD 磁気ビーズ: クロック生成回路、アナログ回路とデジタル回路間のフィルタリング、I/O 入出力内部コネクタ (シリアル ポート、パラレル ポート、キーボード、マウス、長距離通信、ローカル エリア ネットワークなど)、RF 回路間 干渉の影響を受けやすいロジック機器、電源回路の高周波伝導干渉のフィルタリング、コンピュータ、機械、ビデオ レコーダー (VCRS)、テレビ システム、携帯電話の EMI ノイズ抑制。