電子設計 - PCB回路設計における磁気ビーズの選択方法

PCB回路設計における磁気ビーズの選択技術は以下の通りである：

チップビーズとチップインダクタンスを使用する理由：チップビーズを使用するかチップインダクタンスを使用するかは主に用途に依存する。共振回路にはSMDインダクタが必要です。不要なEMIノイズを除去する必要がある場合は、チップビーズを使用することが最善です。

1.磁気ビーズの単位はハントではなくオームである。この点に特に注意してください。磁石ビーズの単位は名目上、特定の周波数で発生するインピーダンスに基づいているため、インピーダンスの単位もオームである。磁気ビーズのデータテーブルは通常、周波数とインピーダンス特性曲線を提供する。通常、100 MHzは標準であり、例えば1000 R 100 MHzであり、これは磁気ビーズのインピーダンスが100 MHzの周波数で600オームに相当することを意味する。

2.通常のフィルタは、阻止帯域周波数を信号源に反射させる役割を果たす非破壊の無効成分からなり、このタイプのフィルタは反射フィルタとも呼ばれる。反射フィルタが信号源のインピーダンスと一致しない場合、エネルギーの一部が信号源に反射され、干渉レベルが増加する。この問題を解決するために、フィルタの進入ラインにフェライト磁気リングまたはビーズジャケットを使用し、磁気リングまたは磁気ビーズによる高周波信号の渦電流損失を利用して、高周波成分を熱損失に変換することができる。そのため、磁気リングと磁気ビーズは実際に高周波成分を吸収しているので、吸収フィルタと呼ばれることがあります。

異なるフェライト抑制部材は、異なる最適な抑制周波数範囲を有する。通常、透磁率が高いほど抑制の頻度は低くなる。また、フェライトの体積が大きいほど抑制効果が高い。『マイ・ラブ』の番組サイトに掲載されたいくつかの大乳牛の研究によると、体積が変わらない場合、細長い形状は短い太さの形状よりも優れた抑制効果があり、内径が小さいほど抑制効果が高いことが分かった。しかし、直流または交流バイアス電流が存在する場合には、フェライトが飽和するという問題が残っている。抑制素子の断面が大きいほど飽和の可能性は小さく、許容できるバイアス電流は大きくなる。EMI吸収磁気リング／磁気ビーズが差動モード干渉を抑制する場合、その電流値はその体積に比例する。両者の不均衡は飽和をもたらし、コンポーネントの性能を低下させる。コモンモード干渉を抑制する場合は、電源の2本の線（正極と負極）を接続します。同時に磁気リングを通過し、有効信号は差動モード信号であり、EMI吸収磁気リング/磁気ビーズは影響を与えませんが、コモンモード信号に対してはより大きなインダクタンスを示します。磁気リングを使用するもう1つのより良い方法は、磁気リングのワイヤを繰り返し通過させてインダクタンスを高めることです。電磁干渉に対する抑制原理に基づいて、その抑制効果を合理的に利用することができる。

フェライト抑制部材は干渉源の近くに取り付けるべきである。入出力回路の場合は、できるだけシールドシェルの入口と出口に近づける必要があります。フェライトビーズとビーズからなる吸収フィルタには、高透磁率の損失材料を使用するほか、その応用にも注意しなければならない。これらの回路における高周波素子の抵抗は約10 ~数百オングストロームであるため、高インピーダンス回路における役割は明らかではなく、逆に、配電、電源、無線周波回路などの低インピーダンス回路に使用することが非常に効果的である。

フェライトはより高い周波数を減衰させることができ、同時により低い周波数がほとんど妨げられずに通過することができるため、EMI制御に広く使用されている。EMI吸収に用いられる磁気リング/磁気ビーズは、様々な形状にすることができ、様々な場面で広く使用されている。PCBボード上であれば、DC/DCモジュール、データ線、電源線などに追加することができます。それは所在する回線上の高周波干渉信号を吸収しますが、システムに新たな極点やゼロ点を生成することはなく、システムの安定性を破壊することもありません。電源フィルタと組み合わせて使用することで、フィルタの高周波端性能の不足をうまく補い、システムにおけるフィルタ特性を改善することができます。

磁気ビーズは、信号線と電源線の高周波ノイズとスパイク干渉を抑制するために設計されており、静電パルスを吸収する能力もある。

磁気ビーズは超高周波信号を吸収するために用いられる。例えば、いくつかの無線周波数回路、PLL、発振回路、および超高周波記憶回路（DDR SDRAM、RAMBUSなど）は、電力入力部に磁気ビーズを追加する必要があり、インダクタンスは、LC発振回路、中低周波フィルタ回路などのためのエネルギーを記憶する素子であり、その応用周波数範囲は50 MHZを超えることは少ない。

磁気ビーズの機能は主に伝送路構造（回路）に存在するRFノイズを除去することである。RFエネルギーは、DC伝送レベルに重畳されたAC正弦波成分である。直流成分は必要な有用な信号であり、無線周波数無線周波数エネルギーは不要である。電磁干渉は線路に沿って伝送され、放射（EMI）される。これらの不要な信号エネルギーを除去するために、チップビーズは高周波抵抗（減衰器）の役割を果たすために使用される。装置は直流信号の通過を可能にし、同時に交流信号をフィルタリングする。通常、高周波信号は30 MHz以上であるが、低周波信号もチップビーズの影響を受ける。

SMD磁石ビーズは軟質フェライト材料からなり、高体積抵抗率を有するモノリシック構造を形成する。渦電流損失はフェライト材料の抵抗率に反比例する。渦電流損失は信号周波数の2乗に比例する。チップビーズを使用する利点：小型化と軽量化、無線周波数ノイズの周波数範囲内で高いインピーダンスを持ち、伝送路中の電磁干渉を除去する。閉磁路構造は信号交差巻線をより良く除去することができる。優れた磁気遮蔽構造。有用な信号の過度の減衰を回避するために直流抵抗を減少させる。顕著な高周波特性及びインピーダンス特性（より良い無線周波エネルギーの除去）。高周波増幅器回路における寄生発振を除去する。数メガヘルツから数百メガヘルツの周波数範囲で有効に動作する。

磁気ビーズを正しく選択するために、著者らはいくつかの核心的なアドバイスを提供した：

1.不要な信号の周波数範囲はどのくらいですか。

2.騒音の源は誰か、

3.PCBボードに磁気ビーズを置くスペースがあるかどうか、

4.どのくらいのノイズ減衰が必要か、

5.環境条件とは何か（温度、直流電圧、構造強度）、

6.回路と負荷インピーダンスとは？

最初の3つは、PCBメーカーが提供するインピーダンス−周波数曲線を観察することで判断することができる。インピーダンス曲線には、抵抗、インダクタンス、総インピーダンスの3つの曲線が非常に重要です。総インピーダンスはZR 22λfL（）2＋：＝fLで記述される。この曲線により、低周波と直流の条件下で、ノイズが減衰し、信号が減衰する可能性ができるだけ小さい周波数範囲で最大のインピーダンスを持つ磁気ビーズモデルを選択する。チップ磁気ビーズのインピーダンス特性は、過大な直流電圧下で影響を受ける。また、動作温度が上昇しすぎたり、外部磁場が大きすぎたりすると、ビーズのインピーダンスが悪影響を受けることがあります。深セン電子展に行って選択することもできます。チップビーズとチップインダクタンスを使用する理由：チップビーズを使用するかチップインダクタンスを使用するかは主に用途に依存する。共振回路にはSMDインダクタが必要です。不要なEMIノイズを除去する必要がある場合は、チップビーズを使用することが最善です。