电感和磁珠这两个器件外形接近,有时候功能也相似,很多人认为二者都是“通直隔交”,而将二者混淆。实际上,不管是原理还是应用,电感和磁珠都有不小的区别。
电感的磁材料是开放的,磁力线(磁感线)一部分通过磁芯,一部分通过空气,会对周围空间产生磁场干扰(也有一些电感具有屏蔽功能)。而磁珠的磁材料是封闭的,几乎所有的磁力线都封闭在磁环内,磁珠更“干净”,具体原理如图1-18 所示,二者主要差别如下。
图1-18 电感与磁珠
1. 电感的单位是电感值亨(H),磁珠的单位是阻抗(Ω),磁珠手册中标注的一般是100MHz时的阻抗值。注意:有个重要的事情是即使参数相同的磁珠,其滤波性能也可能有巨大差异。这是因为磁珠参数标注的是特定频点(120/100MHz)的阻抗,即使这个频点阻抗相同,在其他频点的阻抗也会千差万别,比如图1-19 中两个不同磁珠的参数都是120Ω@100MHz,但是明显蓝色的磁珠在高频处的阻抗更大。
图1-19 不同磁珠的阻抗频率曲线
2. 磁珠的阻抗是电抗X(电感电抗)和电阻R的共同作用结果,低频时电抗X主导、高频时电阻R主导。电感多用于低频段(50 MHz),而磁珠多用于高频滤波场景,磁珠的电阻R吸收噪声并转化为热,因此磁珠单位是欧姆。
3. 电感的滤波原理是把电能转化为磁能,再把磁能重新转化为电能(噪声)或者辐射(ElectromagneticInterference,EMI),而磁珠是将电能转化为热能,磁珠是更“干净”的滤波元件。
4. 电感是储能元件,在滤波时可能会和电容构成二阶震荡电路产生谐振,可能导致系统不稳定;而磁珠是耗能元件(R),和电容协同工作时基本不会自激震荡。
总之,电感工作在电抗远大于电阻的频段,此时电抗主要是感抗,其单位就是电感量H,电抗是主要分量,电阻分量很小。磁珠主要工作在电阻大于电抗的频段,电阻占主要成分,因此磁珠的单位是欧姆,同时,磁珠由于电抗成分少,储能很少,所以我们说磁珠主要是通过电阻发热消耗能量的。在选择磁珠时,我们要把目标放在高频段,仔细根据磁珠的阻抗频率曲线和目标噪声进行磁珠的选取。