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磁環(huán)的應(yīng)用于計(jì)算方法

　　最近調(diào)試CAN總線通訊問題的時(shí)候，通訊過程中受到了點(diǎn)火過程中產(chǎn)生的高頻信號(hào)干擾，導(dǎo)致CAN-USB通訊死機(jī)。為了解決問題，嘗試了隔離控制信號(hào)和隔離CAN通訊信號(hào)，但都以失敗告終。最后采用磁環(huán)抑制信號(hào)線上的高頻干擾才最終解決了問題。

　　通過查閱資料總結(jié)了磁環(huán)的一些使用方法和計(jì)算方法如下。

　　1、 簡介

　　吸收磁環(huán)，又稱鐵氧體磁環(huán)，簡稱磁環(huán)。它是電子電路中常用的抗干擾元件，對于高頻噪聲有很好的抑制作用，一般使用鐵氧體材料（Mn－Zn）制成。這種材料的特點(diǎn)是高頻損耗非常大，具有很高的導(dǎo)磁率，最重要的參數(shù)為磁導(dǎo)率μ和飽和磁通密度Bs。

　　磁環(huán)較好地解決了電源線，信號(hào)線和連接器的高頻干擾抑制問題，而且具有使用簡單，方便，有效，占用空間不大等一系列優(yōu)點(diǎn)，用鐵氧體抗干擾磁心來抑制電磁干擾(EMI)是經(jīng)濟(jì)簡便而有效的方法，已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)等各種軍用或民用電子設(shè)備。

　　2、 磁環(huán)性質(zhì)和使用方法

　　（1）關(guān)于匝數(shù)

　　匝數(shù)越多，抑制低頻干擾效果越好，抑制高頻噪聲作用較弱。實(shí)際使用當(dāng)中磁環(huán)匝數(shù)要根據(jù)干擾電流的頻率特點(diǎn)來調(diào)整。

　　當(dāng)干擾信號(hào)頻帶較寬時(shí)，可以在電纜上套兩個(gè)磁環(huán)，每個(gè)磁環(huán)繞不同的匝數(shù)，這樣可以同時(shí)一種高頻干擾和低頻干擾。并不是阻抗越大，對干擾信號(hào)的抑制效果越好，因?yàn)閷?shí)際磁環(huán)上存在寄生電容，這個(gè)寄生電容與電感并聯(lián)，但遇到高頻干擾信號(hào)時(shí)，這個(gè)寄生電容將磁環(huán)的電感短路，失去作用。

　�。�2）計(jì)算

　　物理部分（磁環(huán)酷似空心圓柱）：

　　截面積：A = （OD-ID）*HT/2 (cm2)

　　平均（有效）磁路長度：l = (OD-ID)* π*2 / 2 (cm)

　　內(nèi)部體積：V = A *l (cm3)

　　電磁部分：

　　電感：L = ( μ*4π*N2*A*10-2) / l (μH)

　　最大磁通量：B = E * 108 /（N*A)

　　磁力：H = 4*π*N*I/l

　　磁導(dǎo)率：µ = B/H

　　變量解釋：

　　OD：磁環(huán)外徑 cm

　　ID：磁環(huán)內(nèi)勁 cm

　　HT：磁環(huán)高度 cm

　　I：電流

　　E：電壓

　　磁導(dǎo)率也有如下公式：

　　µ=µo*µr（磁環(huán)磁導(dǎo)率）

　　其中µo是真空中的磁導(dǎo)率4∏*10-7H/m, µr= 47 H/m（磁環(huán)相對真空的磁導(dǎo)率）

　　一般廠家給的參數(shù)為電感系數(shù)AL，可以根據(jù)公式AL = L / N2來求出電感

　　（3）使用方法

　　 使用方法：

　　 不同頻率下磁環(huán)有不同的阻抗特性，一般低頻是阻抗很小，高頻時(shí)阻抗急劇升高。信號(hào)頻率越高，磁場越容易輻射出去，一般信號(hào)線是沒有屏蔽的，比如現(xiàn)在我所用的CAN總線，這些信號(hào)線就成了完美的天線，這個(gè)天線不停的接收周圍的高頻信號(hào)，這些信號(hào)的疊加改變了實(shí)際要傳輸?shù)男盘?hào)。磁環(huán)可以很好的通過有用的信號(hào)，同時(shí)抑制高頻的干擾信號(hào)。在高頻段（大于10MHz），感抗仍然保持很小，而阻抗很大，使得高頻信號(hào)的能量穿過磁性材料時(shí)，轉(zhuǎn)換成熱量散發(fā)出去，從阻礙了高頻信號(hào)的通過，抑制了高頻信號(hào)的干擾。通常最佳抑制頻率范圍跟鐵氧體抑制元件有關(guān)，通常磁導(dǎo)率越高，抑制頻率越低，鐵氧體體積越大，抑制效果也越好，體積一定時(shí)，長而細(xì)的比短而粗的抑制效果好內(nèi)勁越小抑制效果也越好。

　　抑制共模信號(hào)干擾時(shí)，可以將信號(hào)（連根差分信號(hào)線）或電源線（正負(fù)線）同時(shí)穿過磁環(huán)，為了增加效果，可以在磁環(huán)上對稱的繞幾圈，增加電感量，增強(qiáng)對共模信號(hào)的吸收效果，但是對差摸信號(hào)沒有影響。元件應(yīng)當(dāng)安裝在靠近干擾源的地方，對于輸入輸出電路，應(yīng)盡量靠近屏蔽盒的進(jìn)出口出。

　　 應(yīng)用場合:

　　 對鐵氧體磁環(huán)和磁珠構(gòu)成的吸收濾波器，除了應(yīng)選用高磁導(dǎo)率的有耗材料外，它們在線路中對高頻成分所呈現(xiàn)的電阻大約是十至幾百Ω，因此它在高阻抗電路中的作用并不明顯，相反，在低阻抗電路（如功率分配、電源或射頻電路）中使用將非常有效。