通过磁滞损耗和涡流损耗的磁珠工作原理分析

我们先前有讲过电感的损耗，分为铜损和铁损，铜损指直流导通电阻，一般不会大。而铁损就是指磁芯损耗了，主要包括磁滞损耗和涡流损耗。而这两者主要与磁芯的材质种类有关。下面来看看磁珠是怎么利用磁滞损耗和涡流损耗来工作的。

磁珠在电路中也是用得非常多的，下面是一些经常会看到的知识点，或者说是经验吧。

①电感的单位是亨 H，磁珠的单位是欧姆Ω

②电感是储存能量的，磁珠是通过发热来消耗能量的

③磁珠是用来吸收超高频信号，多用于信号回路及 EMC 对策

不知道同志们想过没有，这些结论是怎么来的呢？要理解这些，就需要知道磁珠的工作原理，而知道了磁珠的工作原理，这些也就是理所当然的事情了。

磁珠的工作原理

总的来说，磁珠跟电感的原理基本是一样的，很多厂家也把磁珠归为电感一类。那么他们的区别在哪儿呢？

先来看我们使用两者器件的目的：我们一般使用电感，总希望他是理想电感，损耗越小越好。而我们使用磁珠，就是要利用其损耗，来消掉我们不需要的高频分量。

我们先前有讲过电感的损耗，分为铜损和铁损，铜损指直流导通电阻，一般不会大。而铁损就是指磁芯损耗了，主要包括磁滞损耗和涡流损耗。而这两者主要与磁芯的材质种类有关。下面来看看磁珠是怎么利用磁滞损耗和涡流损耗来工作的。

下面是最简单的磁珠模型：

dsPIC33 DSC参考设计的主要电路组件

电流流过导线，会产生围绕导线的环形磁场，在导线上套上一个磁导率比较大的磁环，磁环内部就会有比较大的环形磁场 B。如果电流是变化的，那么磁场 B 也是变化的。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。如上图所示，会在红色截面上产生环形的电场。这是如果磁环的电阻率不是无穷大，那么环形的电场就会产生环形的电流，也就是产生热量了，这个损耗叫涡流损耗。

我们实际中常用的磁珠是上面这种贴片式结构的，一样也是会有涡流损耗，道理跟上面差不多。

磁滞损耗如何理解呢？

磁芯在外磁场的作用下，材料中的一部分与外磁场方向相差不大的磁畴发生了‘弹性’转动，这就是说当外磁场去掉时，磁畴仍能恢复原来的方向；而另一部分磁畴要克服磁畴壁的摩擦发生刚性转动，即当外磁场去除时，磁畴仍保持磁化方向。因此磁化时，送到磁场的能量包含两部分：前者转为势能，即去掉外磁化电流时，磁场能量可以返回电路；而后者变为克服摩擦使磁芯发热消耗掉，这就是磁滞损耗。

上图为典型的磁滞曲线，从前面磁滞损耗的理解来看。剩磁 Br 越小，那么磁畴的刚性转动越少，损耗就越小。或者说磁滞损耗正比于磁滞回线包围的面积。

关于磁珠的损耗，我请教过相关电感生产厂家，磁滞损耗占大头。

小结

其实，上面说的涡流损耗，磁滞损耗，在前几期讲电感，讲磁芯时已经介绍过了，电感的损耗也是这些。电感和磁珠，本质上没什么区别。电感和磁珠的曲线，其实是差不多的，都是倒“V”型的只不过因为使用目的的不同，电感我们一般让其工作在感性区域，也就是远离谐振频率的频段，因此，它的单位是 H。而磁珠工作在阻性区域，也就是谐振频率附近，因此他的单位是欧姆。

或者这么说，电感和磁珠，如果用数学公式表示阻抗的话，都是 Z＝R＋jX。

电感，工作在 X 远大于 R 的频段，也就是 X 占大头，此时 X 主要是感抗，那么单位不就是亨了么。既然 X 分量占大头，R 分量很小，因为只有 R 才能消耗能量，那就主要是储能的作用了。

磁珠，主要工作在 R 大于 X 的频段，R 占大头，那么单位不就是欧姆了么。因为 X 分量占小头，储能很少，所以我们说磁珠主要是通过发热消耗能量的。

编辑：hfy