磁环作为一种重要的磁性元件,其种类多样,应用领域广泛。以下是磁环的主要分类及特点:
按材料分类:氧化物陶瓷磁环:具有良好的机械性能、耐高温性、低失真等特点,成本相对较高。主要应用于高频变压器、高速传输线路、滤波器等领域。铁氧体磁环:由氧化铁和一定量的金属氧化物组成,具有较高的磁导率和低铁磁滞回线。应用范围广泛,磁性传感器、电子变频器、电机驱动器、电源开关、电池保护回路等。铁氧体多层磁环:由铁氧体薄膜组成的多层磁环结构,具有体积小、重量轻、损耗低等特点,广泛应用于互感器、变压器、电机等电力电子设备中。合金磁环:镍锌合金磁环、锰锌合金磁环等,具有不同的磁导率和应用场景。非晶态合金磁环:具有高磁导率和低损耗等优点,可用于高效电源转换器、高频变换器、直流电源等领域。石墨磁环:具有特殊的电磁性能,适用于特定场合。按形状分类:跑道型磁环(也称扁平磁环或扁形磁环):适用于各种排线,滤波线、音频连接线、视频连接线、通讯网络线等,起到滤除噪声的效果。圆柱形磁环:应用广泛,特别是家电产品、电源产品以及各类电子设备等。卡扣式磁环(又称扣式磁环、夹扣式磁环、组装式磁环等):方便使用,特别适用于鼠标、计算机电源线等,有效抑制电磁辐射。其他磁环:双孔磁环、三孔磁环、六孔磁环等,适用于不同应用场景。按功能分类:抗干扰磁环:主要用于线材、电路板端、电脑设备等抗电磁干扰。滤波磁环:铁粉芯磁环,主要用于电器回路中解决电磁兼容性(EMC)问题。按磁导率分类:低导磁环:镍锌铁氧体磁环,磁导率在100-1000之间,适用于宽频率范围。高导磁环:锰锌铁氧体磁环,磁导率一般在1000以上,适用于特定频率范围。特殊类型:磁粉芯磁环:由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成,具有低导磁率及恒导磁特性,主要用于高频电感。铁硅铝磁环:由铝-硅-铁组成,具有低磁致伸缩(低噪音)、高DC偏流特性,是低成本的储能材料。种类:
实物:
内部结构:铁氧体磁芯。
规格:
具体用途:
HDMI线:
DP线:
USB线:
以上这些线材类基本都有磁球,当然,在生活中也有没有用到磁环的线材,也是可以用的,而且很多线材上都有增加磁环,不只是我上面贴出来的一部分。
磁球模型:
电流流过导线,会围绕导线产生环形磁场,在导线上套上一个磁导率比较大的磁环,在磁环上就会有一个比较大的环形磁场B,如果电流是发生变化的,那么磁场B也是发生变化的。根据电磁感应定律,变化的磁场产生电场,并且这个电场是环形的电场,这时就会产生环形电流,也就是产生热量了,这就产生了涡流损耗。
出了涡流损耗,磁珠更多的是利用磁滞损耗来消耗能量。磁芯在外磁场的作用下,材料中的一部分与磁场方向相差不大的磁畴发生了弹性转动(外磁场去掉时可以恢复),一部分克服磁畴壁的摩擦发生刚性转动。因此,磁化时,送到磁场的能量包含两部分,一部分转化为势能,即去掉外磁化电流后,磁场能量可以返回电路,一部分克服摩擦使磁芯发热消耗掉,这就产生了磁滞损耗。
讲解电感时解释过,剩磁Br越大,磁畴的刚性转动越大,损耗就越大。总的来说,磁珠就是利用磁滞损耗和涡流损耗来工作的。
这两种损耗也叫铁损,也就是磁芯上产生的损耗。所以磁珠就是磁芯损耗大的电感。
磁珠的损耗与频率有关系,低频时,磁芯损耗很小,磁珠就是一个电感
如果整改过EMI的读者可能会注意到,在第三方EMI实验室,经常可以看到有许多磁性材料供应商提供了一些免费的样品,其中很多是磁环,如图所示的这样。这种磁环一般用于高频辐射的抑制,很多工程师用其作为抑制 EMI的最后一个绝招。因为简单易操作,只需要在输人或是输出线上绕几圈即可以看到很明显的效果,这对于测EMI时争分夺秒的过程来讲,也不失为一个好的办法当然,对于磁环供应商而言,这是一个极好的营销策略。因为磁环种类千差万别,所以工程师最终还是需要重新找到测试时的磁环供应商。如图 所示是一个灯具的拆解图,可以看到驱动前级的EMI防护不足,这可能是因为驱动是第三方公司外购的,而第三方公司并没有在这上面花太多的成本和精力,这样的系统就存在很大的风险,进行EMI辐射测试,得到结果如所示
LED 灯具系统 EMI 测试时的结果:
灯具驱动电源加入 EMI滤波器的辐射结果:
灯具加入磁环和 EMI滤波器后的辐射结果:
灯具厂家直接采用外置磁环后的结果表明这种方法效果很好,对于整机组装厂家来说,这是一个比较简单的方法,唯一的缺陷就是成本略高以及如何向终端客户说明这个附件的作用,这就变成了一个客户认可和接受的问题。但厂家为了销售产品,已经解决了这个问题,即将磁环直接组装在线缆里面。
总结一下:
如果需要选用磁环,要综合考虑一下,再给一点意见.
磁场强度:根据应用需要确定所需的磁场强度。在电机、扬声器等应用中,需要较强的磁场以产生足够的动力或声音。工作频率:考虑磁环在应用中的工作频率。不同的材料在不同的频率下具有不同的性能,因此需要根据实际情况选择合适的材料。尺寸和形状:磁环的尺寸和形状对应用性能有重要影响。在精密仪器中,需要更精确控制磁环的尺寸和形状。温度范围:考虑磁环在工作过程中可能遇到的温度范围。一些材料在高温或低温下可能会失去磁性,因此需要根据实际情况选择合适的材料。成本:成本是考虑应用时不可忽视的因素。需要根据预算限制选择合适的磁环材料和设计方案。。磁性能:包括剩磁、矫顽力、最大磁能积等。这些参数决定了磁环的磁场强度和稳定性。温度稳定性:考虑材料在高温或低温下的磁性能变化。一些材料在高温下可能会失去磁性,而另一些材料则具有较好的温度稳定性。机械性能:包括硬度、韧性、耐磨性等。这些参数决定了磁环在使用过程中的耐久性和可靠性。加工性能:考虑材料的可加工性,切削、磨削、焊接等。这对于制造过程中的工艺选择和成本控制具有重要意义。环保性:随着环保意识的提高,对材料的环保性要求也越来越高。需要选择符合环保要求的材料以减少对环境的污染。