小小磁珠对EMC的作用竟然这么大？

磁珠，作为一种电感型的EMI静噪滤波器，其外观与电感颇为相似。目前，应用最为广泛的磁珠类型是铁氧体磁珠，也称作Ferrite Bead。它的度量单位是欧姆，根据型号的不同，磁珠能够抑制的频率范围广泛，覆盖MHz至GHz的噪声，因此它常被串联使用在信号线和电源线上，起到滤除噪声的作用。

值得注意的是，磁珠在滤除噪声方面的机制与电容和电感存在显著差异。电容主要是通过提供一个低阻抗路径来隔离直流信号而允许交流信号通过；电感则是通过反射噪声来隔离交流信号而允许直流信号通过。至于磁珠如何滤除噪声，我们将在后文详细阐述。

片状铁氧体磁珠
电感VS磁珠

磁珠主要由氧磁体构成，而电感则由磁芯和线圈组合而成。

二者在功能上有显著区别：磁珠将交流信号转化为热能，从而实现能量的转换与消耗；而电感则是将交流信号存储起来，再缓慢地释放，因此电感被视为一种储能元件。

众所周知，EMI问题主要通过两种途径传播：辐射和传导。虽然磁珠和电感都能解决EMC和EMI问题，但它们的应用侧重点有所不同。磁珠在解决辐射干扰问题方面表现突出，因此信号线上多使用磁珠。特别是在某些高频电路中，如RF、振荡电路以及DDR SDRAM等，都需要在电源输入部分加上磁珠，以有效抑制辐射噪声。

而电感则更侧重于解决传导干扰问题。高频电感主要应用于中低频滤波电路和RF匹配等场景；功率电感则常见于DC-DC电路中，发挥着重要的作用。通过选择合适的电感，可以更有效地抑制传导噪声的传播。

磁珠的参数

磁珠阻抗Z频率特性曲线

磁珠的等效模型

磁珠的等效模型可以简化为一个电感和一个电阻串联，还应有DCR和寄生电容参数。

磁珠的简化等效电路

电感和电阻都是频率的函数，所以磁珠的阻抗为Z=R+JWL，下图所示，箭头处对应的频率称之为交叉频率，有的叫转折频率。

磁珠的|Z|、R、X阻抗曲线示意

当频率低于交叉频率时，Z和XL曲线几乎一致，此时磁珠主要表现出感性特性，电感较小，且反射噪声。

而当频率高于交叉频率时，Z和R曲线则趋于重合，磁珠展现出电阻特性，电阻较大，能够有效地吸收噪声并将其转化为热能。

交叉频率的大小决定了磁珠在不同频段的表现。交叉频率越高，磁珠的感性频段就越宽广，对低频噪声的吸收能力相对较弱，但对高频噪声的吸收能力则更为显著。反之，交叉频率越低，磁珠的感性频段就越窄，对低频噪声的吸收能力较强，但对高频噪声的吸收能力则相对较弱。

磁珠选型

1.工作温度范围

同所有元器件一样，工作温度范围要满足产品的使用环境。

2. 直流电阻值

直流的电阻值，很好理解，就是一根平常的导线或者PCB板上的传输线也是一样存在直流电阻的，这个值当然是越小越好了，但是越小意味着成本越高。

3. 额定电流

额定电流是磁珠两大关键参数之一，主要是指使用在电源线上的磁珠，指的是其载流能力，一般需要根据这个电源网络抽取的最大电流进行选取，例如如果某个用电端需要最大的电流是160mA，我们至少需要选取额定电流为160mA的磁珠（根据元器件降额使用原则，至少降额20％使用，则需要选用载流能力为200mA的磁珠）。

4. 阻抗

阻抗是是磁珠两大关键参数之二。关于磁珠阻抗的选取，也是大家最为模糊的地方，因此重点进行分析。

图中可以看出虽然在100MHz时其阻抗为150Ω，但是并不是阻抗最高点，阻抗最高点应该在1GHz时，其阻抗在380Ω左右。这个点一般被称为这颗磁珠的最佳抑制频率点，在这个频率点的阻抗最高，而其他频率上阻抗会变低。

归纳为：

分析有用信号和噪声的频率：噪声的频段要大于交叉频率，便于磁珠吸收噪声而不是反射噪声；信号的频率小于交叉频率，防止信号被衰减。
考虑DCR的大小：直流电路中，防止DCR过大，导致信号衰减，比如5V 500mA的电源，经过一个DCR=1R的磁珠时，电压会衰减500mA*1R=0.5V。一般情况下，交流阻抗越大，滤除噪声好，但是DCR也会大，对有用信号有衰减，所以这是一个权衡的过程。
考虑额定电流的大小：不要为了省成本，而一味选择低额定电流的磁珠，考虑到直流重叠特性，随着电流的变大，阻抗下降，吸收噪声性能也会下降。举个例子，某电路大部分时间工作电流为300mA以下，最高会到400mA，但是很少，此时可以选择额定电流为400mA的磁珠。