电磁兼容 EMC 技术：常见磁性材料分类及应用

电磁兼容 EMC 技术：常见磁性材料分类及应用

电磁兼容性EMC

技术文章和信息

常见磁性材料的分类

常见的磁性材料一般可分为三类：金属粉芯、软磁铁氧体磁芯、

非晶纳米晶合金铁芯。

磁性材料的分类

它是一种具有均匀分布气隙的金属软磁材料，金属磁粉芯材料由于具有相对较高的饱和磁通密度、良好的温度稳定性和机械冲击适应性，是制造电感器件的理想材料。

金属粉芯又细分为：

1.铁粉芯（包括羰基铁）

铁粉芯：广泛应用于直流输出电感器、差模输入电感器、功率因数校正电感器、连续模式反馈电感器、调光线圈电感器以及其他发射和射频干扰设备。

羰基铁磁粉芯：具有许多优良的磁性能，高频高Q值，高饱和磁通密度，高可靠性，主要用于50kHz~范围内要求高Q值的电感器件，在无线电及许多通讯领域有广泛的应用。

2.高磁通粉芯

高磁通粉芯：在-55C~+125C温度范围内使用，具有磁性能优良、功耗低、磁通密度高、耐温、防潮、抗震等高可靠性；同时磁导率范围宽，60~160，是开关电源输出电感、PFC电感、谐振电感的最佳选择，饱和磁通密度高（15000高斯），特别适合在对功率密度要求高的场合工作。

铁硅铝磁粉芯：磁性能优良，在-55C~+125C温度范围内使用，具有功率损耗小、磁通密度高、耐温、防潮、抗震等高可靠性；同时磁导率范围宽，可达60~160，是开关电源输出电感、PFC电感、谐振电感的最佳选择，具有良好的性价比。

铁镍钼磁粉芯：在-55C~+125C温度范围内使用，具有磁性能优良，功率损耗小，磁通密度高，耐温、防潮、抗震等可靠性高；同时磁导率范围宽，60~160，是开关电源输出电感、PFC电感、谐振电感的最佳选择，功率损耗小，温度性能稳定。

软铁氧体磁芯：

与镍锌、锰锌材料组成，用于高频电感、变压器、滤波器等，是无线电中最常用的材料。

非晶纳米晶合金磁芯：具有灵敏度高、磁导率高、铁磁损耗小、高频特性好等优点，比铁氧体、硅钢、坡莫合金等传统软磁材料具有更高的性能价格比，广泛应用于现代通讯、电力电子、电磁兼容、传感器等高科技行业及各类工业磁性器件的更新换代，特别适合电感、变压器产品的小型化、高频化、高效化设计。

常见磁性材料的识别

常见的磁性材料可根据其表面涂层颜色或特征快速识别：

磁性材料识别

铁芯油漆颜色有三种：（黄/白）、（蓝/黄）或（绿/蓝）、（灰/黄）

羰基铁漆颜色为：（全黄色）或（蓝色/白色）

高通量油漆颜色为：（全蓝色）

铁镍钼漆颜色有：（全灰）、（清漆）

油漆的颜色为：（全黑）

镍锌铁氧体未涂漆的表面粗糙，易脱落，颜色呈灰色。

锰锌铁氧体未涂漆的表面更加光滑，不易粉化，颜色也更深。

非晶纳米晶合金常常被镀成全红、全蓝、全白等颜色，与上述镀层有明显的差别。

铁氧体环磁导率计算：

1、测量磁环的外径D、内径d、高度H（单位为毫米）。

2、将漆包线绕10~20圈，要紧，不要太松，测量其电感量L，单位为uH。电感量越大，测量误差越小，电感量越小，测量误差越大。请根据实际需要确定圈数N。

2.将以上数据代入以下公式，计算出近似的磁导率u0

u0=2500*L*(D+d)/((Dd)*H*N*N) 例如：某磁环绕20圈，测得电感量为23uH。代入上式可计算

u0=2500*23*(13+7)/((13-7)*5*20*20)=/12000=95.8。计算结果与磁导率100的规格最接近。确定磁环的u0为100。注意一般u0标称误差为+-10%。

对于没有参数的磁环，可以先根据外观特征对材质做出初步判断，再计算磁导率，确定磁环的主要规格。

磁性材料效应

1、匝数在一匝以上的线圈通常称为电感线圈，匝数在一匝以下（导线直着穿过磁环）的线圈通常称为磁珠；

2、电感是储能元件，磁珠是能量转换（消耗）器件；

3、电感多用于电源滤波电路中，磁珠多用于信号电路中，用于EMC对策；

4、磁珠主要用来抑制电磁辐射干扰，电感用来抑制传导干扰。二者都可以用来解决EMC和EMI问题；

5、电感一般用于电路匹配和信号质量控制，磁珠用于模拟地与数字地结合的地方；

6、磁珠具有较高的电阻率和磁导率，相当于一个电阻与一个电感串联，但电阻值和电感值随频率不同而变化。它比普通电感有较好的高频滤波特性，在高频时呈电阻性，因此能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗，从而提高FM滤波效果；

作为电源滤波器，可以使用电感。磁珠的电路符号是电感，但型号显示使用的是磁珠。从电路作用上讲，磁珠与电感的原理相同，只是频率特性不同；

7、磁珠由氧磁铁组成，电感器由磁芯和线圈组成，磁珠将交流信号转换成热能，电感器将交流电储存起来并缓慢释放；

8、磁珠对高频信号的阻断作用较大，一般规格为100欧姆/个，低频时其阻值比电感小很多。

9、铁氧体磁珠是目前发展较快的一种抗干扰元件，价格便宜，使用方便，滤除高频噪声效果显著。

10、在电路中只要把导线穿过去就可以了（我用的那种跟普通电阻一样，导线穿过去后粘上去的。也有贴片的，不过很少卖的）。电流通过导线的时候，铁氧体对低频电流几乎没有阻抗，但对较高频率的电流会有较大的衰减作用。高频电流在其中以热量的形式耗散掉，它的等效电路就是一个电感和一个电阻串联，这两个元件的数值跟磁珠的长度成正比。磁珠的种类很多，厂家要提供技术指标，特别是磁珠的阻抗与频率关系的曲线；

11. 有的磁珠有多个孔，将导线穿过这些孔可以增加元件的阻抗（导线穿过磁珠次数的平方），但高频噪声抑制能力的提升可能不如预期，最好串联更多磁珠。

铁氧体是磁性材料，过大的电流通过会产生磁饱和，磁导率急剧下降。大电流滤波应使用专门设计的磁珠，还应注意其散热措施；

12、铁氧体磁珠不仅可用于电源电路中滤除高频噪声（可用于直流和交流输出），还可广泛应用于其它电路中，而且其体积可以做得很小。特别是在数字电路中，由于脉冲信号中含有高频高次谐波，而这些谐波也是电路中高频辐射的主要来源，在这样的场合就可以发挥磁珠的作用；