谈谈磁珠

磁珠，一般可以分为高Q磁珠(用于信号线上)和低Q磁珠(用于电源线上)[1]。

今天的文章，主要关注点在低Q磁珠，即磁珠在电源线上的应用。磁珠在电源线上时，主要通过将噪声能量通过热量给耗散掉，这是非常理想的一种滤波方式。就像射频上的滤波器或者开关时，吸收式的对整个链路的特性肯定要优于反射式的。

磁珠的特性

(1) 频率阻抗曲线[2]

由频率阻抗曲线可知，磁珠会有三种响应区域:

X>R 磁珠呈现感性

X=R磁珠开始呈现阻性

R=-X 磁珠开始呈现容性

使用过程中，需要使得需要滤波的频率处在磁珠的阻性区域，而且应该是感性相对比较小的区域。

上图是一个磁珠的Impedance VSfrequency(MHz)的图。现在，想滤除一个100MHz的噪声，这个磁珠合适么？其实是不合适的，虽然这款磁珠在80MHz左右，R=X，开始呈现阻性，但是在100MHz左右的时候，其实还是有比较大的感性，用在电源线上滤波的时候，可能会产生振荡。这款磁珠，其实是最优的噪声抑制性能，在300MHz左右。

(2)直流偏置电流(DC biascurrent consideration)对磁珠性能的影响

上图是村田给的直流偏置电流对阻抗的影响图[3]，可以看到，随着电流的增加，阻抗开始减小。器件手册上给出的rated current是指给定温升下，磁珠所能通过的最大电流，而非指在该电流下，磁珠仍然能保持在零直流偏置下的阻抗。

为了能够有效地进行电源滤波，对磁珠进行20%的rated current降额设计，是比较靠谱的选择。

(3) LC谐振效应

在电源线上，一般都是Rs很小，RL比较大的情况。取一个极端情况，RS=0，RL=无穷大。进行简单推算，如下图。

所以这种振荡发生的可能性还是比较大的。

对LC串联电路，进行仿真，增益响应曲线如下图所示，可以看到在3MHz的时候，有凸起，且大约为11dB左右。

对上述电路进行时域仿真，分别输入10KHz和3.3MHz的正弦信号，仿真结果如下图所示。

可以看到，在10KHz正弦输入时，输入和输出信号基本一致，但是当输入频率增加到3.3MHz正弦输入(对应凸起的频点)时，输出信号幅度约为输入信号幅度的4倍。

所以，如果电路设计不合适的话，滤波电路反而变成放大电路了。

那碰到这种LC振荡，该怎么解决呢？

可以通过加大后级的电容[1]。

将电路修改如下[4]：

(4)直流电阻

选择磁珠时，要关注其直流电阻的大小。如果被供电的器件(特别是数字器件)，偶尔会有大电流。比如说选了一个直流电阻为0.7ohm的磁珠，被供电器件的要求电压为1.1V，偶尔芯片会消耗400mA电流，则此时经过磁珠后能给芯片的电压降到了0.82V，这可能会使芯片工作不正常。而且，由于大电流为瞬态发生，你就很难观察到这个现象。