電容（róng）器/電感（gǎn）/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器。

對（duì）於這三者在電路中的作用，相信還有很多工程師搞不清楚（chǔ），文章從設計中詳細分析了消滅EMC三大（dà）利器的原（yuán）理。

 濾波電容

盡管從濾除高頻噪聲的角度看，電容的諧（xié）振是不希望的，但是電（diàn）容的諧振並不是總是有害的。

當要濾除（chú）的噪聲頻率確定時（shí），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（yào）濾除的電磁噪聲頻率往往高達數百MHz，甚至超過1GHz。對這樣（yàng）高頻的電磁噪聲必須使用穿心電容才能有效地濾除。

普通（tōng）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（shì）電容引線電（diàn）感造（zào）成電（diàn）容諧振，對高頻信號呈現較大的阻抗，削（xuē）弱了對高頻信號的旁路作用；

（2）另一（yī）個原因是導線之間的寄生電容使（shǐ）高（gāo）頻信號發生耦合，降低了濾波效果。

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

而且穿心電（diàn）容（róng）可以直接安裝（zhuāng）在金屬麵板（bǎn）上，利用金屬麵板起到高頻隔離的作用。但是在使用穿心電容時，要注意的問（wèn）題是安（ān）裝問題。

穿心（xīn）電容至大的弱點是怕高溫和（hé）溫度衝擊（jī），這（zhè）在將穿心電容往金屬（shǔ）麵板上焊接時造成很大困難。

許多電容在焊接過程中發生損（sǔn）壞。特別是當需要將（jiāng）大量（liàng）的穿心電容安裝在麵板上時，隻要有一（yī）個損壞（huài），就很難修複，因為（wéi）在將損壞（huài）的電容拆下時，會造成鄰近其它電容的損壞。　

 共模電感

由（yóu）於EMC所麵臨解決問題大多是共模幹擾，因（yīn）此（cǐ）共模電感也是我們常用的有力元（yuán）件之一。

共模電感是一個以鐵氧體為磁芯（xīn）的共模幹擾抑製器件，它（tā）由兩個尺寸相同，匝數相同的線圈對稱地繞製在同一個鐵氧體環形磁芯上，形成一個（gè）四端器件，要對於共（gòng）模信號呈現出大電感（gǎn）具有抑製作（zuò）用，而對於差模信號呈現出很（hěn）小的漏電感幾乎不起作用。

原理是流過共模電流時磁環中的磁通相互疊（dié）加，從而具有相當大的電感量，對共模電流起（qǐ）到（dào）抑製作用，而當兩線（xiàn）圈流過（guò）差模電流時，磁（cí）環中的磁通相互抵消，幾乎沒有電（diàn）感量，所以差模電流可以無衰（shuāi）減地通過。

因此共模（mó）電感在平衡線（xiàn）路中能有效（xiào）地抑製共模幹擾（rǎo）信號，而對（duì）線路正常傳輸（shū）的差模信號無影響。

共模電感（gǎn）在製作時應滿（mǎn）足以下要求：

（1）繞製在線圈（quān）磁芯（xīn）上的導線要相互（hù）絕緣，以保證在瞬時過電壓作（zuò）用下線圈的匝間不發生擊穿短路；

（2）當線（xiàn）圈流過瞬時大電流時，磁芯不要出現飽和；

（3）線圈中的磁（cí）芯應與線圈絕緣，以防止在（zài）瞬時過電壓作用（yòng）下兩者之間發（fā）生擊穿；

（4）線圈應盡（jìn）可（kě）能繞製單層，這樣做可減小線（xiàn）圈的寄（jì）生電容，增強線圈（quān）對瞬時過電壓的而授能力。

通常情況下，同（tóng）時注意選擇所需濾波的頻段，共模阻抗越大越好，因此我們在選擇共模電感時需要看器（qì）件資料，主要根據阻抗頻率（lǜ）曲線選擇（zé）。

另外選擇時注意考（kǎo）慮（lǜ）差模阻抗對信號的影響，主要關注（zhù）差模阻抗（kàng），特別注意高速端口。

 磁珠

在產品數字電路EMC設計過程中，我們常常會使用到磁珠，鐵氧體材料（liào）是鐵鎂合金或鐵鎳合金，這種材（cái）料具（jù）有（yǒu）很高的導磁率，他可以是電感的線圈繞組之（zhī）間在高（gāo）頻高阻的情況下產生的電容小。

鐵氧體材（cái）料通常在高頻情況下應（yīng）用，因為在低頻（pín）時他們主要程電感特性，使得線上的損耗很小。在高頻情況下，他們主要呈電抗特性比並（bìng）且隨頻（pín）率改變。實際應用中，鐵氧（yǎng）體材料是作為射頻電路的高頻（pín）衰減器使（shǐ）用的。

實際上，鐵氧體較好的等效於電阻以及電感的並聯，低頻下電阻被電感短路，高頻下電感阻抗變得相當高，以至於電流全部通過電阻。

鐵（tiě）氧體是一個消耗裝置，高頻能量（liàng）在上麵轉化（huà）為熱能，這是（shì）由他的電阻特性決定的。鐵（tiě）氧體磁珠與普通（tōng）的電感相比（bǐ）具有更好的高頻濾波特性。

鐵氧體在高頻時呈現電阻（zǔ）性，相當於品質因數很低的電感器，所（suǒ）以（yǐ）能在相當（dāng）寬的頻率範圍內保（bǎo）持較高的（de）阻抗，從而提高（gāo）高頻濾波效能。

在低頻段，阻抗由電感的（de）感抗構（gòu）成，低頻時R很小，磁芯的磁（cí）導率較高，因此電感量較大，L起主要作用，電磁幹擾被反射而受到（dào）抑製；並且這時磁芯（xīn）的損耗較小，整個器件是一個低損耗、高Q特性的電感，這種電感容易造成諧振因此在低頻段（duàn），有時可能出（chū）現使用鐵（tiě）氧體磁珠（zhū）後幹擾增（zēng）強的現象（xiàng）。

在高（gāo）頻段，阻抗由（yóu）電阻成分構成，隨著頻率升高，磁芯的磁導（dǎo）率降低，導致電（diàn）感的（de）電感量減（jiǎn）小，感抗成分減小。

但是，這時磁芯的損耗增加，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，電磁幹擾被吸收並轉換成熱能的形式耗散掉。

鐵氧體抑（yì）製元件廣泛應用於印製電路板、電源線和數據線上。如在印製板的電源線入口端加上鐵氧體抑製元件，就可以濾除高頻幹擾。

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

在諧振電（diàn）路中（zhōng）需要使用片式電感。而需要消除（chú）不需要的EMI噪聲（shēng）時，使用片式（shì）磁珠是上佳的選擇。