電容（róng）器/電感/磁珠乃EMC的三大利器

濾波電容器、共模電感、磁珠在EMC設計電路中是常見的身影，也是消滅電磁幹擾的三大利（lì）器。

對於這三者在電路中的作用，相信（xìn）還有很多（duō）工（gōng）程師搞不清楚，文章從設計中詳細分析了消滅EMC三大利器的（de）原理。

 濾波電容

盡管從濾除高頻噪（zào）聲的（de）角度看（kàn），電容的諧振是（shì）不希望的，但是電容（róng）的諧（xié）振並不（bú）是總是有害的。

當要濾除的噪聲頻率確定時，可以通過調整電容的容量，使諧振點剛好落在騷擾頻率上。

在實際工程中，要濾除的電磁噪聲頻率往往（wǎng）高達數百MHz，甚至超過1GHz。對這樣高（gāo）頻（pín）的電磁（cí）噪聲必（bì）須使（shǐ）用穿心電容才能有效地濾除。

普通電容之所以不能有效地濾除高頻噪聲，是因為兩個原因：

（1）一個原因是電容引線電感造成電容諧振，對高頻信號呈現較大的阻抗，削弱了對高頻信號的旁路作用；

（2）另（lìng）一個原因是導（dǎo）線之間的寄生電容使高頻信號發生耦合（hé），降低了濾波（bō）效果。

穿心電容之所以能有效地濾除高頻噪聲，是因為（wéi）穿心電容不僅沒有引線電感造成電容（róng）諧振頻率過低的問題。

而且穿心電容（róng）可以直接安裝在金屬麵板上，利用金屬麵板起到高頻隔離的作用。但是在使用穿（chuān）心電容時（shí），要注意的問題是安裝問（wèn）題（tí）。

穿（chuān）心電容至（zhì）大的弱點是怕高（gāo）溫和溫度衝（chōng）擊，這在將穿心電容往金屬麵板上焊接時造成很大困難。

許多（duō）電容在焊接過程中發生損壞（huài）。特別是當需要將大量的穿心電容安裝在麵板上時，隻要有（yǒu）一個損壞，就很難修複，因為在將損壞的電容拆下時，會造成鄰近其它電容的損壞。　

 共模電感（gǎn）

由於EMC所（suǒ）麵臨解決問題大多是共模幹擾，因此共模電感也是我們常用（yòng）的有力元件之一。

共模（mó）電感是一（yī）個以鐵氧體為磁芯的共模（mó）幹擾抑（yì）製（zhì）器件，它由兩個尺寸相同（tóng），匝數（shù）相同的線圈對稱地繞製在同一個鐵（tiě）氧（yǎng）體環形磁芯上，形成一個四端器件，要對於共模信號呈現出大電感具有抑製（zhì）作用，而對於差模信號呈現（xiàn）出（chū）很（hěn）小的漏電感幾乎不起作用。

原理是流過共模電流（liú）時磁環中的（de）磁通相互疊加，從而具有相當大的電感量，對共模電流起到抑（yì）製作用（yòng），而當兩（liǎng）線圈（quān）流（liú）過（guò）差模電流時（shí），磁環中的磁通相互抵（dǐ）消，幾（jǐ）乎沒有電（diàn）感量，所以差模（mó）電流（liú）可（kě）以（yǐ）無衰減地通（tōng）過。

因此共模電感在平衡線路中能有效（xiào）地抑製共模幹擾信號，而對線路（lù）正常傳輸的差模信號無影響。

共模電感在製作時應滿足以下要求：

（1）繞製在線圈磁芯（xīn）上的導線要相互絕（jué）緣，以保證在瞬時過電壓作用（yòng）下線圈的匝間（jiān）不（bú）發生擊穿短路；

（2）當線圈流過瞬時（shí）大電流（liú）時，磁芯不要出現（xiàn）飽（bǎo）和；

（3）線圈中（zhōng）的磁芯應與線圈絕緣，以防止在（zài）瞬時（shí）過電（diàn）壓（yā）作用下兩（liǎng）者之間（jiān）發生擊穿；

（4）線圈應盡可能繞製單層（céng），這樣做可減小線圈的寄生電容，增強線（xiàn）圈對瞬時過電壓的而授（shòu）能力。

通常情況下，同時注意選擇所需濾（lǜ）波的頻段，共模阻（zǔ）抗越（yuè）大越好，因此我們在選擇（zé）共模電感（gǎn）時需要看器件資料，主要根據阻抗頻率曲線選擇。

另外選擇時注意考慮差模阻抗對信號的（de）影響（xiǎng），主要關注差模阻抗，特（tè）別注意高速端（duān）口。

 磁（cí）珠

在產品數字電（diàn）路EMC設計過程中，我們常常（cháng）會使用到（dào）磁珠，鐵（tiě）氧（yǎng）體材料是鐵鎂合金或鐵鎳合金，這種材料具有很高（gāo）的導磁（cí）率，他可以是電感的線圈繞組之間在高頻高阻的情況下產生的電（diàn）容小。

鐵氧體材料（liào）通常在高頻情況下（xià）應用，因（yīn）為在低頻時他們主要程電（diàn）感特性，使得線上的損耗很（hěn）小。在高頻情況下，他們主要呈電抗特性比並且隨頻（pín）率（lǜ）改（gǎi）變（biàn）。實際應用中，鐵氧體材料是作為射頻電（diàn）路的高（gāo）頻衰減（jiǎn）器使用的。

實（shí）際上，鐵氧體較好的等效於電阻以及電（diàn）感的並聯，低頻下電阻被電感短路，高頻下電感（gǎn）阻（zǔ）抗變（biàn）得相當高，以至於電流全部通過電阻。

鐵氧體（tǐ）是一個消耗裝置，高頻能量在上麵轉化為熱能，這是由他的電阻特性決定的。鐵氧體磁珠與普通的電感相比具有（yǒu）更好的高頻濾波特性。

鐵氧體在高頻時呈現電阻性，相當於品質因數很低的電感器，所以能在相當寬的頻率範圍內保持較（jiào）高的阻抗，從（cóng）而（ér）提高高頻濾波效能。

在低（dī）頻（pín）段，阻抗由電感（gǎn）的感抗構成，低頻（pín）時R很小，磁芯的磁（cí）導率較高，因此（cǐ）電感量較大，L起主要作用，電磁幹擾被反射而受到抑製；並且這時磁芯的損耗較小，整個（gè）器件是（shì）一個低損耗、高Q特性的電感，這種電感容易（yì）造成諧振因此在低頻段（duàn），有時可能出現使用鐵氧體磁（cí）珠（zhū）後幹擾增強的現象。

在高頻（pín）段，阻抗由電阻成分構成，隨著頻率升高，磁芯（xīn）的磁導率降低，導致電（diàn）感的電感量減小，感（gǎn）抗成分減小。

但是，這（zhè）時磁芯的損（sǔn）耗增加，電阻成分增加，導致總的阻抗增加，當高頻信號通過鐵氧體時（shí），電磁幹擾（rǎo）被吸（xī）收並轉換成熱能的形式（shì）耗散掉。

鐵氧體抑製元件廣泛應（yīng）用於（yú）印製電路板、電源線（xiàn）和數據線上。如（rú）在印製板的電源線入口端加上鐵氧體抑製元（yuán）件，就可以濾除高頻幹擾。

鐵氧體磁環或磁珠於抑製信號線、電源線上的高頻幹擾和尖峰（fēng）幹擾，它也具有吸收靜電放電脈衝幹擾（rǎo）的能力（lì）。使用片式磁珠還是片式電感主要還在於實（shí）際應用場合。

在諧振電路中需要使用片式電感。而需要消除不需要（yào）的EMI噪聲時，使用片式磁珠是（shì）上（shàng）佳的選擇（zé）。