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用鐵氧體磁環(huán)材料抑制電磁干擾（ＥＭＩ）是經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便而有效的方法，已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)等各種jy或民用電子設(shè)備。那么什么是鐵氧體呢？如何選擇，怎樣使用鐵氧體元件呢？這篇文章將對(duì)這些問(wèn)題作一簡(jiǎn)要介紹。
一、什么是鐵氧體抑制元件
鐵氧體是一種立方晶格結(jié)構(gòu)的亞鐵磁性材料，它的制造工藝和機(jī)械性能與陶瓷相似。但顏色為黑灰色，故又稱(chēng)黑磁或磁性瓷。鐵氧體的分子結(jié)構(gòu)為ＭＯ·Ｆe2Ｏ3，其中ＭＯ為金屬氧化物，通常是ＭnＯ或ZnＯ。
衡量鐵氧體磁性材料磁性能的參數(shù)有磁導(dǎo)率μ，飽和磁通密度Ｂs，剩磁Ｂr和矯頑力Ｈc等。
對(duì)于抑制用鐵氧體材料，磁導(dǎo)率μ和飽和磁通密度Ｂs是最重要的磁性參數(shù)。磁導(dǎo)率定義為磁通密度隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化率。
μ＝△Ｂ／△Ｈ
對(duì)于一種磁性材料來(lái)說(shuō)，磁導(dǎo)率不是一個(gè)常數(shù)，它與磁場(chǎng)的大小、頻率的高低有關(guān)。當(dāng)鐵氧體受到一個(gè)外磁場(chǎng)Ｈ作用時(shí)，例如當(dāng)電流流經(jīng)繞在鐵氧體磁環(huán)上的線圈時(shí)，鐵氧體磁環(huán)被磁化。隨著磁場(chǎng)Ｈ的增加，磁通密度Ｂ增加。當(dāng)磁場(chǎng)Ｈ場(chǎng)加到一定值時(shí)，Ｂ值趨于平穩(wěn)。這時(shí)稱(chēng)作飽和。對(duì)于軟磁材料，飽和磁場(chǎng)Ｈ只有十分之幾到幾個(gè)奧斯特。隨著飽和的接近，鐵氧體的磁導(dǎo)率迅速下降并接近于空氣的導(dǎo)磁率(相對(duì)磁導(dǎo)率為１）如圖１所示。
圖1 鐵氧體的B-H曲線
鐵氧體磁環(huán)的磁導(dǎo)率可以表示為復(fù)數(shù)。實(shí)數(shù)部分μ’代表無(wú)功磁導(dǎo)率，它構(gòu)成磁性材料的電感。虛數(shù)部分μ"代表?yè)p耗，如圖２所示。
μ＝μ’－jμ"
圖2 鐵氧體的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率
磁導(dǎo)率與頻率的關(guān)系如圖３所示。在一定的頻率范圍內(nèi)μ’值（在某一磁場(chǎng)下的磁導(dǎo)率）保持不變，然后隨頻率的升高磁導(dǎo)率μ’有一{zd0}值。頻率再增加時(shí)，μ’迅速下降。代表材料損耗的虛數(shù)磁導(dǎo)率μ"在低頻時(shí)數(shù)值較小，隨著頻率增加，材料的損耗增加，μ"增加。如圖３所示，圖中tanδ=μ"/μ’
圖3 鐵氧體磁導(dǎo)率與頻率的關(guān)系
圖4 鐵氧體抑制元件的等效電路（a）和阻抗矢量圖（b）
二、鐵氧體抑制元件的阻抗和插入損耗
當(dāng)鐵氧體元件用在交流電路時(shí)，鐵氧體元件是一個(gè)有損耗的電感器，它的等效電路可視為由電感Ｌ和損耗電阻Ｒ組成的串聯(lián)電路，如圖４所示。
鐵氧體元件的等效阻抗Ｚ是頻率的函數(shù)Z(f)=R(f)+jωL(f)=Kωμ"(f)+jKωμ’(f)
式中：Ｋ是一個(gè)常數(shù)，與磁芯尺寸和匝數(shù)有關(guān)，ω為角頻率。
損耗電阻Ｒ和感抗jωＬ都是頻率的函數(shù)，圖５是材料８５０磁珠的阻抗、感抗和電阻與頻率的關(guān)系。在低頻端（<１０ＭＨｚ）阻抗小于１０Ω，隨著頻率的增加，由于電阻分量增加，使阻抗增加，電阻逐漸成為主要部分。在頻率超過(guò)１００ＭＨｚ時(shí)，磁珠的阻抗將大于１００Ω。這樣就構(gòu)成一個(gè)低通濾波器，使高頻噪音信號(hào)有大的衰減，而對(duì)低頻有用信號(hào)的阻抗可以忽略，不影響電路的正常工作。這種濾波器優(yōu)于普通純電抗濾波器。后者會(huì)產(chǎn)生諧振，造成新的干擾，而鐵氧體磁珠則沒(méi)有這種現(xiàn)象。
圖5 鐵氧體的阻抗與頻率的關(guān)系
鐵氧體抑制元件應(yīng)用時(shí)的等效電路如圖６所示。圖中Ｚ為抑制元件的阻抗，Ｚs和ＺＬ分別為源阻抗和負(fù)載阻抗，Ｚ為鐵氧體抑制元件的阻抗。
通常用插入損耗表示抑制元件對(duì)ＥＭＩ信號(hào)的衰減能力。器件的插入損耗越大，表示器件對(duì)ＥＭＩ噪音抑制能力越強(qiáng)。
圖6 鐵氧體抑制元件應(yīng)用電路
插入損耗的定義為
式中：Ｐ１、Ｖ１分別為抑制元件接入前，負(fù)載上的功率和電壓。
Ｐ２、Ｖ２分別為抑制元件接入后，負(fù)載上的功率和電壓。
插入損耗和抑制元件的阻抗有如下關(guān)系：要充分發(fā)。
