磁环对抗高频干扰的作用

今天对产品进行电快速瞬变脉冲群试验时,单独对主体进行干扰试验时机器不会出现死机现象,但插上与外部LCD屏通讯的RJ45连接电缆后机器频繁出现死机,对电源及单片机复位电路增加大电容滤波后没有改善。后将靠近主体的电缆连接接口处的电缆用磁环穿绕几匝后测试解决问题。看来小小磁环对高频干扰的抑制还是挺有效的。
搜集一些资料备忘……
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磁环是损耗式滤波器,主要用于抑制线缆上的传导干扰。
选择磁环时,主要考虑两个方面的因素:磁环的阻抗特性和被滤波电路的干扰特性。
外观上来看,优先选择“尽量长、尽量厚、内径尽量小、电感尽量小”的磁环。

使用磁环的最大优点是与被滤波电路没有电气连接;最大缺点是磁环易碎,所以建议使用带塑胶外壳的磁环,并且固定在被滤波的电源线或控制线缆上。
另外,被滤波的电源线或控制线缆在穿过磁环后,再在磁环上反复绕几次,可以增加线缆的电感量,会有更好的干扰抑制效果。

  电子设备辐射和泄漏的电磁波不仅严重干扰其他电子设备正常工作,导致设备功能紊乱、传输错误、还威胁着人类的健康与安全,危害非常大。因此降低电子设备的电磁干扰(EMI)已经是必须考虑的问题。
    吸收磁环,又称铁氧体磁环,简称磁环。它是电子电路中常用的抗干扰元件,对于高频噪声有很好的抑制作用,一般使用铁氧体材料(Mn-Zn)制成。
图中,上面为一体式磁环,下面为带安装夹的磁环
   磁环在不同的频率下有不同的阻抗特性,一般在低频时阻抗很小,当信号频率升高磁环表现的阻抗急剧升高。
   大家都知道,信号频率越高,越容易辐射出去(要买优质的电脑机箱也是要减小电磁泄漏),而一般的信号线都是没有屏蔽层的,那么这些信号线就成了很 好的天线,接收周围环境中各种杂乱的高频信号,而这些信号叠加在本来传输的信号上,甚至会改变原来传输的有用信号。那么在磁环作用下,使正常有用的信号很好的通过,又能很好的抑制高频干扰信号的通过,而且成本低廉。
所以大家在显示器信号线,USB连接线,甚至高档键盘、鼠标上看的塑料疙瘩型的一体式磁环就不足为奇了。
   磁环的匝数选择      
   将整束电缆穿过一个铁氧体磁环就构成了一个共模扼流圈,根据需要,也可以将电缆在磁环上面绕几匝。匝数越多,对频率较低的干扰抑制效果越好,而对频率较高的噪声抑制作用较弱。在实际工程中,要根据干扰电流的频率特点来调整磁环的匝数。通常当干扰信号的频带较宽时,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。从共模扼流圈作用的机理上看,其阻抗越大,对干扰抑制效果越明显。而共模扼流圈的阻抗来自共模电感Lcm=jwLcm,从公式中不难看出,对于一定频率的噪声,磁环的电感越大越好。但实际情况并非如此,因为实际的磁环上还有寄生电容,它的存在方式是与电感并联。当遇到高频干扰信号时,电容的容抗较小,将磁环的电感短路,从而使共模扼流圈失去作用。
    磁环材料的选择
    根据干扰信号的频率特点可以选用镍锌铁氧体或锰锌铁氧体,前者的高频特性优于后者。锰锌铁氧体的磁导率在几千—上万,而镍锌铁氧体为几百—上千。铁氧体的磁导率越高,其低频时的阻抗越大,高频时的阻抗越小。所以,在抑制高频干扰时,宜选用镍锌铁氧体;反之则用锰锌铁氧体。或在同一束电缆上同时套上锰锌和镍锌铁氧体,这样可以抑制的干扰频段较宽。
    磁环的尺寸选择
磁环的内外径差值越大,纵向高度越大,其阻抗也就越大,但磁环内径一定要紧包电缆,避免漏磁。
    磁环的安装位置
磁环的安装位置应该尽量靠近干扰源,即应紧靠电缆的进出口。

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