1引言

由于電磁兼容的迫切要求，電磁干擾(EMI)抑制元件獲得了廣泛的應用。然而實際應用中的電磁兼容問題十分復雜，單單依靠理論知識是完全不夠的，它更依賴于廣大電子工程師的實際經(jīng)驗。為了更好地解決電子產品的電磁兼容性這一問題，還要考慮接地、電路與PCB板設計、電纜設計、屏蔽設計等問題[1][2]。本文通過介紹磁珠的基本原理和特性來說明它在開關電源電磁兼容設計中的重要性與應用，以期為設計者在設計新產品時提供必要的參考。

2磁珠及其工作原理

磁珠的主要原料為鐵氧體，鐵氧體是一種立方晶格結構的亞鐵磁性材料，鐵氧體材料為鐵鎂合金或鐵鎳合金，它的制造工藝和機械性能與陶瓷相似，顏色為灰黑色。電磁干擾濾波器中經(jīng)常使用的一類磁芯就是鐵氧體材料，許多廠商都提供專門用于電磁干擾抑制的鐵氧體材料。這種材料的特點是高頻損耗非常大，具有很高的導磁率，它可以使電感的線圈繞組之間在高頻高阻的情況下產生的電容最小。鐵氧體材料通常應用于高頻情況，因為在低頻時它們主要呈現(xiàn)電感特性，使得損耗很小。在高頻情況下，它們主要呈現(xiàn)電抗特性并且隨頻率改變。實際應用中，鐵氧體材料是作為射頻電路的高頻衰減器使用的。實際上，鐵氧體可以較好的等效于電阻以及電感的并聯(lián)，低頻下電阻被電感短路，高頻下電感阻抗變得相當高，以至于電流全部通過電阻。鐵氧體是一個消耗裝置，高頻能量在上面轉化為熱能，這是由它的電阻特性決定的。

對于抑制電磁干擾用的鐵氧體，最重要的性能參數(shù)為磁導率和飽和磁通密度。磁導率可以表示為復數(shù)，實數(shù)部分構成電感，虛數(shù)部分代表損耗，隨著頻率的增加而增加。因此它的等效電路為由電感L和電阻R組成的串聯(lián)電路，如圖1所示，電感L和電阻R都是頻率的函數(shù)。當導線穿過這種鐵氧體磁芯時，所構成的電感阻抗在形式上是隨著頻率的升高而增加，但是在不同頻率時其機理是完全不同的。在高頻段，阻抗主要由電阻成分構成，隨著頻率的升高，磁芯的磁導率降低，導致電感的電感量減小，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，電磁干擾被吸收并轉換成熱能的形式消耗掉。在低頻段，阻抗主要由電感的感抗構成，低頻時R很小，磁芯的磁導率較高，因此電感量較大，電感L起主要作用，電磁干擾被反射而受到抑制，并且這時磁芯的損耗較小，整個器件是一個低損耗、高品質因素Q特性的電感，這種電感容易造成諧振，因此在低頻段時可能會出現(xiàn)使用鐵氧體磁珠后干擾增強的現(xiàn)象[3]。

磁珠種類很多，制造商會提供技術指標說明，特別是磁珠的阻抗與頻率關系的曲線。有的磁珠上有多個孔洞，用導線穿過可增加元件阻抗(穿過磁珠次數(shù)的平方)，不過在高頻時所增加的抑制噪聲能力可能不如預期的多，可以采用多串聯(lián)幾個磁珠的辦法。

值得注意的是，高頻噪聲的能量是通過鐵氧體磁矩與晶格的耦合而轉變?yōu)闊崮苌l(fā)出去的，并非將噪聲導入地或者阻擋回去，如旁路電容那樣。因而，在電路中安裝鐵氧體磁珠時，不需要為它設置接地點。這是鐵氧體磁珠的突出優(yōu)點[4]。

3磁珠和電感

3.1磁珠和電感的區(qū)別

磁珠由氧磁體組成，電感由磁芯和線圈組成，磁珠把交流信號轉化為熱能，電感把交流存儲起來，緩慢的釋放出去，因此說電感是儲能元件，而磁珠是能量轉換(消耗)器件。電感多用于電源濾波回路，磁珠多用于信號回路，磁珠主要用于抑制電磁輻射干擾，而電感用于這方面則側重于抑制傳導性干擾。兩者都可用于處理EMC、EMI問題。磁珠是用來吸收超高頻信號，例如一些RF電路、PLL、振蕩電路、含超高頻存儲器電路(DDRSDRAM，RAMBUS等)都需要在電源輸入部分加磁珠，而電感是一種蓄能元件，用在LC振蕩電路、中低頻的濾波電路等，其應用頻率范圍很少超過50MHZ。地的連接一般用電感，電源的連接也用電感，而對信號線則常采用磁珠。

3.2片式磁珠與片式電感

3.2.1片式電感

在電子設備的PCB板電路中會大量使用感性元件和EMI濾波器元件，這些元件包括片式電感和片式磁珠。在需要使用片式電感的場合，要求電感實現(xiàn)以下兩個基本功能：電路諧振和扼流電抗。諧振電路包括諧振發(fā)生電路、振蕩電路、時鐘電路、脈沖電路、波形發(fā)生電路等。諧振電路還包括高Q帶通濾波器電路。要使電路產生諧振，必須有電容和電感同時存在于電路中。在電感的兩端存在寄生電容，這是由于器件兩個電極之間的鐵氧體本體相當于電容介質而產生的。在諧振電路中，電感必須具有高品質因素Q，窄的電感偏差，穩(wěn)定的溫度系數(shù)，才能達到諧振電路窄帶，低的頻率溫度漂移的要求。高Q電路具有尖銳的諧振峰值。窄的電感偏置保證諧振頻率偏差盡量小。穩(wěn)定的溫度系數(shù)保證諧振頻率具有穩(wěn)定的溫度變化特性。標準的徑向引出電感和軸向引出電感以及片式電感的差異僅僅在于封裝不一樣。電感結構包括介質材料(通常為氧化鋁陶瓷材料)上繞制線圈，或者空心線圈以及鐵磁性材料上繞制線圈。在功率應用場合，作為扼流圈使用時，電感的主要參數(shù)是直流電阻(DCR，定義為元件在沒有交流信號下的直流電阻)、額定電流和低Q值。當作為濾波器使用時，希望寬的帶寬特性，因此并不需要電感的高Q特性，低的直流電阻(DCR)可以保證最小的電壓降。

 

   引言

   電源裝置，無論是直流電源還是交流電源，都要使用由軟磁磁芯制成的電子變壓器(軟磁電磁元件)。雖然，已經(jīng)有不用軟磁磁芯的空芯電子變壓器和壓電陶瓷變壓器，但是，到現(xiàn)在為止，絕大多數(shù)的電源裝置中的電子變壓器，仍然使用軟磁磁芯。因此，討論電源技術與電子變壓器之間的關系：電子變壓器在電源技術中的作用，電源技術對電子變壓器的要求，電子變壓器采用新軟磁材料和新磁芯結構對電源技術發(fā)展的影響，一定會引起電源行業(yè)和軟磁材料行業(yè)的朋友們的興趣。本文提出一些看法，以便促成電源行業(yè)與電子變壓器行業(yè)和軟磁材料行業(yè)之間就電子變壓器和軟磁材料的有關問題進行對話，互相交流，共同發(fā)展。

   1電子變壓器在電源技術中的作用

   電子變壓器和半導體開關器件，半導體整流器件，電容器一起，稱為電源裝置中的4大主要元器件。根據(jù)在電源裝置中的作用，電子變壓器可以分為：

   1)起電壓和功率變換作用的電源變壓器，功率變壓器，整流變壓器，逆變變壓器，開關變壓器，脈沖功率變壓器;

   2)起傳遞寬帶、聲頻、中周功率和信號作用的寬帶變壓器，聲頻變壓器，中周變壓器;

   3)起傳遞脈沖、驅動和觸發(fā)信號作用的脈沖變壓器，驅動變壓器，觸發(fā)變壓器;

   4)起原邊和副邊絕緣隔離作用的隔離變壓器，起屏蔽作用的屏蔽變壓器;

   5)起單相變三相或三相變單相作用的相數(shù)變換變壓器，起改變輸出相位作用的相位變換變壓器(移相器);

   6)起改變輸出頻率作用的倍頻或分頻變壓器;

   7)起改變輸出阻抗與負載阻抗相匹配作用的匹配變壓器;

   8)起穩(wěn)定輸出電壓或電流作用的穩(wěn)壓變壓器(包括恒壓變壓器)或穩(wěn)流變壓器，起調節(jié)輸出電壓作用的調壓變壓器;

   9)起交流和直流濾波作用的濾波電感器;

   10)起抑制電磁干擾作用的電磁干擾濾波電感器，起抑制噪聲作用的噪聲濾波電感器;

   11)起吸收浪涌電流作用的吸收電感器，起減緩電流變化速率的緩沖電感器;

   12)起儲能作用的儲能電感器，起幫助半導體開關換向作用的換向電感器;

   13)起開關作用的磁性開關電感器和變壓器;

   14)起調節(jié)電感作用的可控電感器和飽和電感器;

   15)起變換電壓、電流或脈沖檢測信號的電壓互感器、電流互感器、脈沖互感器、直流互感器、零磁通互感器、弱電互感器、零序電流互感器、霍爾電流電壓檢測器。從以上的列舉可以看出，不論是直流電源，交流電源，還是特種電源，都離不開電子變壓器。有人把電源界定為經(jīng)過高頻開關變換的直流電源和交流電源。在介紹軟磁電磁元件在電源技術中的作用時，往往舉高頻開關電源中的各種電磁元件為例證。同時，在電子電源中使用的軟磁電磁元件中，各種變壓器占主要地位，因此用變壓器作為電子電源中軟磁元件的代表，稱它們?yōu)椤半娮幼儔浩鳌薄?/P>

   2電源技術對電子變壓器的要求

   電源技術對電子變壓器的要求，像所有作為商品的產品一樣，是在具體使用條件下完成具體的功能中追求性能價格比最好。有時可能偏重價格和成本，有時可能偏重效率和性能?，F(xiàn)在，輕、薄、短、小成為電子變壓器的發(fā)展方向，是強調降低成本。從總的要求出發(fā)，可以對電子變壓器得出四項具體要求：使用條件，完成功能，提高效率，降低成本。

   2.1使用條件電子變壓器的使用條件，包括兩方面內容：

   可靠性和電磁兼容性。以前只注意可靠性，現(xiàn)在由于環(huán)境保護意識增強，必須注意電磁兼容性?？煽啃允侵冈诰唧w的使用條件下，電子變壓器能正常工作到使用壽命為止。一般使用條件中對電子變壓器影響最大的是環(huán)境溫度。決定電子變壓器受溫度影響強度的參數(shù)是軟磁材料的居里點。軟磁材料居里點高，受溫度影響小;軟磁材料居里點低，對溫度變化比較敏感，受溫度影響大。例如錳鋅鐵氧體的居里點只有215℃，比較低，磁通密度、磁導率和損耗都隨溫度發(fā)生變化，除正常溫度25℃而外，還要給出60℃，80℃，100℃時的各種參數(shù)數(shù)據(jù)。因此，錳鋅鐵氧體磁芯的工作溫度一般限制在100℃以下，也就是環(huán)境溫度為40℃時，溫升必須低于60℃。鈷基非晶合金的居里點為205℃，也低，使用溫度也限制在100℃以下。鐵基非晶合金的居里點為370℃，可以在150℃～180℃以下使用。高磁導坡莫合金的居里點為460℃至480℃，可以在200℃～250℃以下使用。微晶納米晶合金的居里點為600℃，取向硅鋼居里點為730℃，可以在300℃～400℃下使用。電磁兼容性是指電子變壓器既不產生對外界的電磁干擾，又能承受外界的電磁干擾。電磁干擾包括可聽見的音頻噪聲和聽不見的高頻噪聲。電子變壓器產生電磁干擾的主要原因是磁芯的磁致伸縮。磁致伸縮系數(shù)大的軟磁材料，產生的電磁干擾大。鐵基非晶合金的磁致伸縮系數(shù)通常為最大(27～30)×10-6，必須采取減少噪聲抑制干擾的措施。高磁導Ni50坡莫合金的磁致伸縮系數(shù)為25×10-6，錳鋅鐵氧體的磁致伸縮系數(shù)為21×10-6。以上這3種軟磁材料屬于容易產生電磁干擾的材料，在應用中要注意。3%取向硅鋼的磁致伸縮系數(shù)為(1～3)×10-6，微晶納米晶合金的磁致伸縮系數(shù)為(0.5～2)×10-6。這2種軟磁材料屬于比較容易產生電磁干擾的材料。6.5%硅鋼的磁致伸縮系數(shù)為0.1×10-6，高磁導Ni80坡莫合金的磁致伸縮系數(shù)為(0.1～0.5)×10-6，鈷基非晶合金的磁致伸縮系數(shù)為0.1×10-6以下。這3種軟磁材料屬于不太容易產生電磁干擾的材料。由磁致伸縮產生的電磁干擾的頻率一般與電子變壓器的工作頻率相同。如果有低于或高于工作頻率的電磁干擾，那是由其他原因產生的。

自從iPhone選擇在每年秋天發(fā)布新品，普通的9月對于果粉而言變得充滿意義和驚喜，而根據(jù)最新泄露的iPhone8諜照來看，此次發(fā)布的iPhone十周年紀念版iPhone8在外觀以及性能上都做出了革命性的改革。

其中，最讓果粉津津樂道的全面屏設計和無線充電功能成為了還未發(fā)布的iPhone最大亮點，之前產業(yè)鏈供應商放出消息，今年的iPhone8將配備無線充電功能。比較有趣的是，蘋果也已經(jīng)加入了WPC無線充電聯(lián)盟，所以QI無線充電應該是蘋果的最終選擇。

近日有媒體曝光了兩張iPhone8的無線充電器諜照，其中PCB電路板為綠色風格，采用了市面上常見的單線圈架構，由A11圈銅線和磁芯組成。

等等！在為這革命性改革狂歡的時候，我好像聽到了共享充電寶投資人的哭聲！

2017年，被稱為“共享充電寶”元年，而在小編看來，今年恐怕也將是“共享充電寶”卒年，而這種ToVC的融資節(jié)奏也終將被資本市場拋棄。

iPhone8搭載無線充電也將意味著未來手機發(fā)展新趨勢。手機之父MartyCooper就曾說過，發(fā)明手機的最大缺陷就是必須為手機電池充電。也就是說，電池續(xù)航是智能手機發(fā)展的一大瓶頸。

眾所周知，與無線充電技術相比，充電寶的技術門檻不高是大家有目共睹的事實。那么技術門檻更高、體驗感更優(yōu)越的無線充電設備是否有可能會取代充電寶，成為商家店鋪內的標配呢？

而根據(jù)小編對市場上“共享充電”的了解，有部分市場先行者已經(jīng)開始部署無線共享充電設備，剛剛登陸天津的麥當勞2.0未來餐飲已經(jīng)提前部署了高大上的無線充電設備！

這家名叫銳悠科技（又稱“全城充電”）的手機充電服務商，為商家提供定制化嵌入式無線充電產品，而天津麥當勞未來餐飲里的的無線充電就是來自于“全城充電”，不僅僅是天津，目前北京、深圳、香港的麥當勞餐廳均可以享受由“全城充電”提供的無線充電服務。

什么？！不愛吃麥當勞？！沒事！在上海、南京、常州、合肥的必勝客餐廳也可以享受“全城充電”為各位食客提供的無線充電功能，一邊吃飯一邊充電，再也不用擔心手機沒電，再不不必擔心沒帶充電寶出門，因為你已經(jīng)不再需要笨重的充電設備！

據(jù)了解，目前銳悠科技不僅已落地香港，并且同時瞄準海外市場，在不久的將來，在韓國、印度和西班牙的用戶也可以享受即來即充的無線充電服務。