去耦电路设计应用指南（三）磁珠/电感的噪声抑制

当去耦电容器不足以抑制电源噪声时，电感器&磁珠/ LC 滤波器的结合使用是很有效的。扼流线圈与铁氧体磁珠 是用于电源去耦电路很常见的电感器。

1. 电感

当去耦电路中的电源线上串入磁珠/电感时，常规配置如图电容并联谐振原理显示出

加入一个电感器的去耦电容器，图 b 通过向图 a 加入一个电容器，显示出更高性能的 PI 形滤波器。由于电源接线中的许多电容器是同其他 IC 一起使用的，即使图 a 几乎可以作 为一个 PI 形滤波器，然而图 b 的配置可以更明确地抑制噪声。

一般来说，较大阻抗的电感器会显示出优良的噪声抑制效果。另一方面，电感器按照 图使用时，IC 工作所必需的瞬间电流要由电感器和 IC 之间的电容器提供。这种电容 器必需的电容会变大，不推荐使用过大的电感。

1.1 电感频率特性

电感的插入损耗特性是作为旁路电容的滤波器频率特性，电感的阻抗根据频率的变化而变 化，电感的阻抗越大，插损越大。实际应用过程中，电感的频率特性如图 电感的阻抗 Z，电阻 R，电抗 X 特性。

非理想情况下，电感的分布式参数等效电路如图电感的等效电路和阻抗特性左图。

电感的导线不仅仅有电感的作用，还有其他因素，绕制的线圈的导线不是理想导体，存在 一定的电阻，电感的磁芯存在一定的热损耗。Rp 为磁芯损耗的等效并联电阻 EPR，Rs 为 导线损耗的等效串联电阻 ESR，电感内部的导体之间存在分布电容，Cp 为电极之间的等 效并联电容 EPC，L 为电感实际的感值。

如图电感的等效电路和阻抗特性右图，电感的阻抗在较低频率下为感性区域几乎 呈线性增加。在特定频率(自谐振频率 f0)时达到最大值，之后显示出容性区域，阻 抗几乎呈线性下降。

自谐振频率的阻抗受到 EPR 的限制，电容区的阻抗受到 EPC 的限制。为了在高频下 实现大阻抗，选择带有小 EPC 的电感器变得很重要。绕组线产生的电容显示在 EPC 中。另外，除了这些，绕组线的电阻要根据 ESR 进行考虑。

如图1210 封装的 100uH/10uH/1uH 电感的阻抗频率特性图 1210 封装的 100uH/10uH/1uH 电感的阻抗频率特性图，不同感值下的电感在谐振点之前接近一条 直线。谐振点以前，感值越大其阻抗越大;感值越小谐振点频率越大;谐振点以后， 阻抗接近于一条直线，这是因为封装相同 EPC 差别不大造成的。

2. 铁氧体磁珠

如图 磁珠结构图铁氧体磁珠的基本结构由一个铁氧体磁环中间走线穿过形成。磁珠 产生的阻抗受到铁氧体磁损耗的强烈影响。相对于电感来说，铁氧体磁珠的特性通常按照 阻抗的频率特性来表达。

当铁氧体磁珠作为电感器来使用时，其特性与电感稍有不同。下图 磁珠抗 Z，电阻 R，电抗X特性为470Ω@100MHz的0603封装的磁珠的阻抗特性曲线，其中|Z|，R， X 分别表示阻抗，等效电阻，等效电抗的绝对值。对于 10MHz 以下的相对低的频率， 阻抗主要表示着电抗，但对于超过 10MHz 的频率，等效电阻会增加。超过 500MHz阻抗主要表示又成为电抗。对于占大多数的等效电阻的频率，铁氧体磁珠通过转换噪声为热能，显示出吸收噪声的倾向。

3. LC 型和 PI 型滤波

数字电源的应用电感时，一般是与电容一起结合使用，形成 LC 型滤波和 PI 型滤波。LC 型和 PI 型滤波器的理性的插入损耗特性，如图 4-7. C/LC/PI 型滤波器插入损耗特性。当 测量系统阻抗固定并且 L 与 C 间的比率适当建立时，我门可以得到 20dB/dec 斜坡每个 元素的频率特性。

一般来说，电源线路的阻抗不是个常数，因此，同所有频率与 L 和 C 之间的比率进行匹配 是很困难的。电容器总是放置在电感器和 IC 之间;滤波器是 L 型或者 PI 形。所以，测量系统阻抗的情况得出，L 与 C 之间的比率是相关的，如图 4-8. LC 和 PI 型滤波器插入损
耗特性所示,

构成 LC 滤波器的电容器和电感器的特性也在图 4-8. LC 和 PI 型滤波器插入损耗特性中 所示。当 L 与 C 之间的比率不这样匹配时，代表衰减区域的曲线斜坡不是个常数，有一个 拐点。同时，由于我们早前已讨论过，电容器和电感器在高频下不会理想地工作。所以， 为了预测实际的频率特性，此影响必须也要考虑进去。

当 MLCC 与铁氧体磁珠结合使用形成 LC 型滤波器时，插入损耗的计算值如图 4-9. LC 型滤波器的插入损耗特性所示。如图所示，实际的 LC 滤波器的频率特性不同于图。作为 一个整体趋势，通过结合使用铁氧体磁珠，可以产生更大的总插入损耗。