磁环的应用于计算方法

　　最近调试CAN总线通讯问题的时候，通讯过程中受到了点火过程中产生的高频信号干扰，导致CAN-USB通讯死机。为了解决问题，尝试了隔离控制信号和隔离CAN通讯信号，但都以失败告终。最后采用磁环抑制信号线上的高频干扰才最终解决了问题。

　　通过查阅资料总结了磁环的一些使用方法和计算方法如下。

　　1、 简介

　　吸收磁环，又称铁氧体磁环，简称磁环。它是电子电路中常用的抗干扰元件，对于高频噪声有很好的抑制作用，一般使用铁氧体材料（Mn－Zn）制成。这种材料的特点是高频损耗非常大，具有很高的导磁率，最重要的参数为磁导率μ和饱和磁通密度Bs。

　　磁环较好地解决了电源线，信号线和连接器的高频干扰抑制问题，而且具有使用简单，方便，有效，占用空间不大等一系列优点，用铁氧体抗干扰磁心来抑制电磁干扰(EMI)是经济简便而有效的方法，已广泛应用于计算机等各种军用或民用电子设备。

　　2、 磁环性质和使用方法

　　（1）关于匝数

　　匝数越多，抑制低频干扰效果越好，抑制高频噪声作用较弱。实际使用当中磁环匝数要根据干扰电流的频率特点来调整。

　　当干扰信号频带较宽时，可以在电缆上套两个磁环，每个磁环绕不同的匝数，这样可以同时一种高频干扰和低频干扰。并不是阻抗越大，对干扰信号的抑制效果越好，因为实际磁环上存在寄生电容，这个寄生电容与电感并联，但遇到高频干扰信号时，这个寄生电容将磁环的电感短路，失去作用。

　　（2）计算

　　物理部分（磁环酷似空心圆柱）：

　　截面积：A = （OD-ID）*HT/2 (cm2)

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

　　内部体积：V = A *l (cm3)

　　电磁部分：

　　电感：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

　　磁导率：µ = B/H

　　变量解释：

　　OD：磁环外径 cm

　　ID：磁环内劲 cm

　　HT：磁环高度 cm

　　I：电流

　　E：电压

　　磁导率也有如下公式：

　　µ=µo*µr（磁环磁导率）

　　其中µo是真空中的磁导率4∏*10-7H/m, µr= 47 H/m（磁环相对真空的磁导率）

　　一般厂家给的参数为电感系数AL，可以根据公式AL = L / N2来求出电感

　　（3）使用方法

　　 使用方法：

　　 不同频率下磁环有不同的阻抗特性，一般低频是阻抗很小，高频时阻抗急剧升高。信号频率越高，磁场越容易辐射出去，一般信号线是没有屏蔽的，比如现在我所用的CAN总线，这些信号线就成了完美的天线，这个天线不停的接收周围的高频信号，这些信号的叠加改变了实际要传输的信号。磁环可以很好的通过有用的信号，同时抑制高频的干扰信号。在高频段（大于10MHz），感抗仍然保持很小，而阻抗很大，使得高频信号的能量穿过磁性材料时，转换成热量散发出去，从阻碍了高频信号的通过，抑制了高频信号的干扰。通常最佳抑制频率范围跟铁氧体抑制元件有关，通常磁导率越高，抑制频率越低，铁氧体体积越大，抑制效果也越好，体积一定时，长而细的比短而粗的抑制效果好内劲越小抑制效果也越好。

　　抑制共模信号干扰时，可以将信号（连根差分信号线）或电源线（正负线）同时穿过磁环，为了增加效果，可以在磁环上对称的绕几圈，增加电感量，增强对共模信号的吸收效果，但是对差摸信号没有影响。元件应当安装在靠近干扰源的地方，对于输入输出电路，应尽量靠近屏蔽盒的进出口出。

　　 应用场合:

　　 对铁氧体磁环和磁珠构成的吸收滤波器，除了应选用高磁导率的有耗材料外，它们在线路中对高频成分所呈现的电阻大约是十至几百Ω，因此它在高阻抗电路中的作用并不明显，相反，在低阻抗电路（如功率分配、电源或射频电路）中使用将非常有效。