2、片式铁氧体磁珠基本特性

　　片式铁氧体磁珠结构和等效电路。实质上它就是1个叠层型片式电感器，是由铁氧体磁性材料与导体线圈组成叠层型独石结构。由于是在高温下烧结而成，因而致密性好、可靠性高。两端电极由银/镍/焊锡3层构成，可满足再流焊和波峰焊要求。

　　在等效电路中，R代表由于铁氧体材料损耗(主要是磁损耗)以及导体线圈殴姆损耗而引起等效电阻;C是导体线圈寄生电容。等效电路阻抗Z可以表达为Z=R＋jX，其中X是电抗，Z、R、X都是频率f函数。片式铁氧体磁珠|Z|、R、X随频率f变化典型曲线。从这些曲线可以看出：|Z|、R、X随频率提高而上升，直至由寄生电容C引起自谐振频率X迅速下降，并由感性转为容性。在自谐振频率处，|Z|达到最大值。利用铁氧体磁珠|Z|～f曲线特征，可以达到让低频信号通过而同时抑制高频噪声目。值得注意是，高频噪声能量是通过铁氧体磁矩与晶格耦合而转变为热能散发出去，并非将噪声导入地或阻挡回去，如旁路电容器那样。因而，在电路中安装铁氧体磁珠时，不需要为它设置接地点。这是铁氧体磁珠突出优点之一。

　　片式铁氧体磁珠外形尺寸与公差符合EIA/EIAJ片式元件标准，有3216(1206)、2012(0805)、1608(0603)、1005(0402)和0603(0201)等几种规格，目前主流尺寸为1608和1005，有可能几年之后发展到0603(0.6mm×0.3mm)。从阻抗特性及其应用来看，片式铁氧体磁珠可以分成几类，应用于不同场合，本文将分别予以介绍。

　　我国片式铁氧体磁珠生产技术已经达到国际一流水平，品种规格齐全，性能优良，年生产能力超过40亿只。著名生产厂家有深圳南虹电子陶瓷公司、清华同方鲁颖公司等;国外公司有AEM、TDK、Murata、Taiyoyuden等。

　　3、片式铁氧体磁珠分类及应用

　　3.1通用型片式铁氧体磁珠

　　这是应用最为广泛1类EMI对策元件，其典型阻抗～频率特性曲线。生产厂家一般提供100MHz时阻抗|Z|、直流电阻和额定电流等数据。例如，表1就是深圳南虹公司生产BG1005系列通用型片式铁氧体磁珠数据。同时，生产厂家还必须提供|Z|～f曲线。在选用时，主要依据其|Z|～f曲线特征。不同片式铁氧体磁珠，其阻抗|Z|随频率上升趋势是不相同。选择原则是:在有用信号频率范围内|Z|尽可能低，不致造成信号衰减和畸变;而在需要抑制电磁骚扰高频范围内，|Z|尽可能高，将高频噪声有效抑制，同时还要考虑其直流电阻和额定电流。

　　表1 BG1005系列通用型片式铁氧体磁珠电气

　　型号            阻抗/Ω（±25％） 测试频率/MHz 直流电阻/Ω(max) 额定电流/mA(max)

　　BGL1005A050H        5            100             0.05         500

　　BGL1005A070H        7            100             0.05         500

　　BGL1005A110H        11           100             0.05         500

　　BGL1005A190H        19           100             0.05         300

　　BGL1005A310H        31           100             0.25         300

　　BGL1005A600H        60           100             0.4          200

　　BGL1005A800H        80           100             0.4          200

　　BGL1005A12IH        120          100             0.5          150

　　BGL1005A18IH        180          100             0.6          150

　　BGL1005A30IH        300          100             0.8          100

　　BGL1005A50IH        500          100             1.2          100

　　BGL1005A60IH        600          100             1.5          100

　　3.2大电流型片式铁氧体磁珠

　　片式铁氧体磁珠所能承受额定电流与其材料和结构有关，如表1所示，对于通用型1005规格片式铁氧体磁珠而言，当其100MHz阻抗为15Ω时，额定电流可以达到500mA，当阻抗提高到150Ω时，额定电流下降到150mA;100MHz时阻抗为150Ω1005、1608、20123种规格通用型片式铁氧体磁珠额定电流分别为150mA、200mA、800mA。如果超过额定电流将会出现两个问题:一是由于偏置电流过大，使铁氧体接近饱和，导磁率下降，以致抑制高频噪声效果明显减弱，如图3所示;二是导致消耗电能，对于用电池驱动便携式电子产品来说，这是不能允许。然而在某些场合，必须要求片式铁氧体磁珠能够承受较大电流。例如，安装在DC电源输出端口片式铁氧体磁珠，必须在通过大DC电流同时能够有效地抑制DC电源中产生高次谐波分量，即片式铁氧体磁珠必须在大偏置磁场下对高频信号仍然保持较高阻抗值。在现代数字电子产品电源电路、USB电源线及DVD等电子产品激光束驱动电路中都会遇到这样问题。

　　为此，生产厂家开发了大电流型片式铁氧体磁珠，额定电流几乎提高了1个数量级。如深圳南虹MBW系列产品中1608规格，当其100MHz阻抗为150Ω时，其额定电流高达3500mA。

　　1.3.3低DC电阻型片式铁氧体磁珠

　　在某些情况下，要求片式铁氧体磁珠DC电阻越小越好。例如，所有电池驱动便携式电子产品都要求减少电阻延长电池使用时间;随着高速数字电路发展，IC电源功率消耗增加，所以在IC电源线中插入片式铁氧体磁珠必须是低DC电阻型;IC及半导体器件工作电压逐步下降，这也要求片式铁氧体磁珠DC电阻下降;另外，片式铁氧体磁珠DC电阻会引起热噪声，在某些电路中是不允许。

　　为了解决上述问题，近年来生产厂家提高了材料导电性，优化了导体线圈结构设计，从而大大降低了片式铁氧体磁珠DC电阻。现在已经有DC电阻低于0.01Ω片式铁氧体磁珠面市，供用户选择。

　　3.4片式铁氧体磁珠阵列(磁珠排)

　　将几个(一般是2个、4个、6个、8个)铁氧体磁珠并列封装在一起，构成1个集成型片式EMI对策元件，称之为片式铁氧体磁珠阵列或磁珠排，其外观和等效电路如图7所示。例如南虹BMA2010型就是将4个磁珠并列封装在2.0mm×1.0mm尺寸外壳内，其中每1线性能与单个磁珠相同。如果需要，上述几类片式铁氧体磁珠均可做成阵列元件。在电子产品中某些有排线部位，如I/O排线，使用这种阵列式元件非常方便，既能节省PCB占用面积，又能提高贴装速度。

　　3.5尖峰型片式铁氧体磁珠

　　一些电子产品有时会在某一固定频率下出现强烈干扰信号。出现这种现象原因很多，例如高次谐波、自激振荡或外界干扰等。由于这样干扰信号出现在固定频率下，幅度很大，用普通EMI对策元件很难抑制。针对这种情况，生产厂家开发了1种称之为尖峰型片式铁氧体磁珠产品，其|Z|～f曲线如图6所示。在某一频率下，阻抗|Z|呈现尖锐峰值。显然，如果尖峰型片式铁氧体磁珠阻抗|Z|呈现尖锐峰值频率与干扰信号频率重合，那么就能够将这个幅度很高强烈干扰有效抑制。值得提出是，不同电子产品出现这样干扰信号频率是不相同，因此，最好根据产品具体情况(干扰信号频率、频带、幅度等)向片式铁氧体磁珠生产厂家专项订购，才能达到满意效果。

　　3.6 GHz高频型片式铁氧体磁珠

　　数字电路高速化发展趋势非常强劲，时钟频率越来越高。这样，一方面将电磁干扰频率范围向高频段扩展，直至2GHz～3GHz;另一方面，由于高速数字信号脉冲波形更加陡峭，以致基波频率提高，为了使这样信号通过片式铁氧体磁珠后波形不发生畸变，就要求它对3次谐波乃至5次谐波不产生大损耗。这就意味着装入高速数字电路片式铁氧体磁珠在几百MHz(例如400MHz)以下频段内保持低阻抗|Z|，以致不引起信号波形畸变;而在几百MHz至2GHz～3GHz高频段内具有高阻抗|Z|，能够有效地抑制高频电磁干扰。

　　为了满足上述要求，生产厂家努力开发出一些GHz高频型片式铁氧体磁珠。清华大学材料系周济教授带领科研组开发成功低温烧结Z型6角晶系铁氧体材料，用这种材料做出了此类GHz高频型片式铁氧体磁珠，并已在山东清华同方鲁颖公司试产。