車用片狀鐵氧體磁珠介紹&選型
2023.3.15
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近年來隨著新能源汽車的發展，自動駕駛技術不斷完善，在汽車上出現越來越多的電子設備，由於安裝到這些設備上的無線規格的增加、半導體的工作頻率高速化等，對傳輸噪聲&輻射噪聲的靜噪元件需求也越來越高。
下面將針對磁珠的特點、主要參數、重點電性，以及車用的高可靠性片狀鐵氧體磁珠(車用電感)的應用必要性做出介紹說明。
1. 磁珠和電感的相同點和不同點？
磁珠和電感的在電路中的符號是一樣的，卻是不一樣的器件，磁珠單位是歐姆（Ω），電感單位是亨（H）。
磁珠由鐵氧磁體組成，電感由磁芯和線圈組成，磁珠把交流信號轉化為熱能，電感把交流存儲起來，緩慢的釋放出去，所以說電感是儲能，而磁珠是能量轉換(消耗)器件。
我們都知道EMI有兩個途徑，輻射和傳導，磁珠和電感都可以解決EMC和EMI問題，但是側重點不同。
▶ 磁珠主要解決 :
輻射干擾問題，信號線上多用磁珠，某一些高頻電路如RF、振盪電路、DDR SDRAM等都需要在電源輸入部分加磁珠。
▶ 電感主要解決 :
傳導干擾問題，高頻電感主要用於中低頻濾波電路、RF匹配等，功率電感主要用於DC-DC電路中。
2. 磁珠的主要參數有哪些 ？
① 阻抗【Z】：
業界習慣，磁珠的阻抗由100MHz時的阻抗確定，所以我們經常在磁珠的規格書裡看到100R@100MHz，指的是在100MHz頻率下，磁珠的阻抗是100R，阻抗越大，抑制噪聲的效果越好，有一些高頻磁珠給出的阻抗是在1GHz頻率下，標定其用途為高頻帶用磁珠。
有一點需要注意 :
看下圖，在100MHz時，磁珠的阻抗並不是最大的，所以在選型時可以根據噪聲頻點，選擇頻點附近阻抗最大的型號。100MHz在某種意義上只是一個標準，僅僅只是一個標準，個人覺得併沒有太大的實際意義，因為磁珠在實際的應用中，隨著頻率的改變，阻抗會相應的發生變化。所以，單點接地用磁珠的情況很少，需要提前評估噪聲的頻率範圍而選擇寬頻帶範圍 (高創科技GBD-GA系列) 或窄頻帶範圍 (高創科技GBD-GB系列) 的磁珠。▶ 查看規格書
② 直流電阻 ：
指直流電流通過磁珠時，磁珠呈現的電阻值，DCR一般越小越好，對有用信號的衰減越小。
③ 額定電流 ：
指磁珠正常工作時允許的最大電流。
傳統的片式鐵氧體磁珠，概括的泛指”積層鐵氧體磁珠”(Multilayer Ferrite Chip Beads) 通常在此印刷製程下很難產生極低直流阻抗的導通線路，因此耐電流無法太大，通常只能隨著放大長寬高體積後得到耐電流的加大 (例如 : 高創科技 GBD-GH Series) ; 考量現代客戶有越來越多在電源端線路EMC對策的需求，高創也推出了GBC Series 總共有3個尺寸，透過一體燒結並裝置低直流阻抗的金屬導片，實現了Low DCR & 高SMT貼裝可靠度，最大耐電流可達數十安培，會是您工業主機設計/ 伺服器電腦設計/ 汽車電子應用設計上最佳的噪聲防止對策。
3. 磁珠的直流重疊特性是什麼？
我們都知道在電容上加不同的直流電壓，電容容量是會變化的，而磁珠也有同樣的直流重疊特性，片狀鐵氧體磁珠是一種使用鐵氧體的電感器。因此，當大電流通過時，需要特別注意由於磁飽和所造成的性能改變。
( 圖一)
從圖（一）可以看出，通過磁珠的電流增大時，其阻抗會下降，阻抗下降就意味著抑制噪聲的性能會變差，電流減小時，阻抗又會變大，性能會復原。
所以在選型時，我們要考慮好額定電流和阻抗這兩個參數。
4.磁珠選型注意事項
① 分析有用信號和噪聲的頻率噪聲的頻段要大於交叉頻率，便於磁珠吸收噪聲而不是反射噪聲；信號的頻率小於交叉頻率，防止信號被衰減。
② 考慮DCR的大小直流電路中，防止DCR過大，導致信號衰減，比如5V 500mA的電源，經過一個DCR=1R的磁珠時，電壓會衰減500mA*1R=0.5V。一般情況下，交流阻抗越大，濾除噪聲好，但是DCR也會大，對有用信號有衰減，所以這是一個權衡的過程。
③ 考慮額定電流的大小不要為了省成本，而一味選擇低額定電流的磁珠，考慮到直流重疊特性，隨著電流的變大，阻抗下降，吸收噪聲性能也會下降。
舉個例子，某電路大部分時間工作電流為300mA以下，最高會到400mA，但是很少，此時可以選擇額定電流為400mA的磁珠。
5. 車用鐵氧體磁珠的必要性
鐵氧體磁珠具有靜噪難度比較高的FM調諧器頻帶~GHz頻帶的靜噪特性。 (圖二)
這個頻帶包括，一直以來使用的AM無線頻帶150kHz和搭載多個GHz頻帶無線的汽車音響娛樂設備的6GHz頻帶。與一般設備用規格(CISPR22)相比，車載設備上的更嚴規格(CISPR25)可適用的案例更多，必須認識到規定頻帶內的對策。
(1) 符合車載靜噪規格
上必須使用【鐵氧體磁珠】的2個原因：車載設備如下所示
圖（二）車載設備用靜噪規格要求的頻帶和代表性鐵氧體磁珠的靜噪特性
(2) 傳感器的噪聲耐性改善
隨著智能汽車技術的發展，無人&自動駕駛逐漸由科幻變成現實，汽車自動駕駛技術發展特徵之一是汽車越來越多的部件採用電子控制，通過汽車內置感測器收集各種信息反饋給汽車的“大腦” 電子控制單元(ECU)，掌握到的各種感測器所檢測到的溫度•流量•壓力等，對引擎工作狀態和排氣狀態狀態的進行控制微調整。
融合先進的自動駕駛技術的車輛，可通過各種感測器掌握行人和路況標示等外部環境，反饋給ECU來控制車輛方向盤、刹車、加速器等。所以傳感器的重要感知能力，需要盡可能地避免因雜訊而造成的劣化，內置鐵氧體磁珠的感測器，就能有效改善抗雜訊干擾度。
高創科技的片狀鐵氧體磁珠具有小尺寸、低成本的領先優勢，擁有豐富的全尺寸EMC (Electro Magnetic Compatibility: 電磁兼容性) 靜噪元件產品陣容。可以簡單方便的消除各種頻帶的雜訊信息，特別是超過100 MHz的高頻帶域中，通過獨特的材料設計實現了高阻抗、大電流的電性，有效發揮EMC靜噪效果。
2-1 耐高溫鐵氧體磁珠的需求
由於溫室效應的影響，實現“碳中和”已經是全球人類共同的願景，汽車工業往新能源，輕量化發展已經逐漸成為共識，車輛部件的輕量化對於對於高於125℃耐高溫的鐵氧體磁珠的呼聲也隨著越來越高。
① 在傳統的引擎機箱內安裝電子控制單元（ECU），隨時監控汽車油耗，減少二氧化碳的排發，引擎機箱內的高溫環境下傳感器需要高耐溫，高可靠性的125℃耐高溫的鐵氧體磁珠。
② 電子控制單元（ECU）小型化，需要在發熱元件（半導體）附近安裝鐵氧體磁珠，由於熱量容易累積，形成高溫，普通磁珠無法適應高溫環境。
③ 引擎系統和排氣系統環境內的傳感器需要處於高溫狀態下，在傳感器中內置鐵氧體磁珠時，也必須耐高溫。
④ 全球變暖，溫室效應導致全球氣溫不斷升高，對於車載電子元件耐高溫要求也逐漸變得必不可少。
高創科技【車用片狀鐵氧體磁珠】車用電感符合AEC-Q200標準，且通過全新材料和獨特技術，實現了能夠承受引擎機箱內等環境的高可靠性，滿足保證溫度的所有車載設備的需求。
(3) 高創科技 片狀鐵氧體磁珠介紹
高創科技【片狀鐵氧體磁珠】的產品陣容 ：
▶ 查看規格書
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產品特性 |
料 號 |
產品材質 |
品名 |
阻抗 |
IDC額定電流 |
直流電阻 |
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GA : Wide Band |
GBD060303PGA-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 8 | 33 to 1000 Ω | 160 to 400 mA | 0.3 to 1.15 Ω |
| GBD100505PGA-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 17 | 10 to 1800 Ω | 100 to 1000 mA | 0.05 to 1.4 Ω | |
| GBD160808PGA-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 8 | 60 to 2000 Ω | 200 to 300 mA | 0.1 to 0.75 Ω | |
| GBD201209PGA-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 4 | 17 to 2200 Ω | 200 to 600 mA | 0.1 to 0.6 Ω | |
| GBD321611PGA-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 3 | 500 to2000 Ω | 400 to 1000 mA | 0.2 to 0.35 Ω | |
| GBD321616PGA-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 3 | 25 to 70 Ω | 500 mA | 0.1 to 0.2 Ω | |
| GBD322513PGA-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 3 | 32 to 90 Ω | 500 mA | 0.2 Ω | |
| GBD451616PGA-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 6 | 50 to 170 Ω | 500 to 600 mA | 0.2 to 0.3 Ω | |
| GBD453215PGA-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 2 | 70 to 120 Ω | 500 mA | 0.3 Ω | |
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GB : Narrow Band |
GBD100505PGB-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 5 | 60 to 120 Ω | 50 to 300 mA | 0.10 to 0.80 Ω |
| GBD160808PGB-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 21 | 6 to 2200 Ω | 50 to 500 mA | 0.05 to 1.5 Ω | |
| GBD201209PGB-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 25 | 6 to 2700 Ω | 100 to 800 mA | 0.07 to 0.85 Ω | |
| GBD321611PGB-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 14 | 19 to 1500 Ω | 150 to 600 mA | 0.2 to 1.2 Ω | |
| GH : High-Current | GBD060303PGH-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 8 | 10 to 600 Ω | 200 to 1000 mA | 0.05 to 1.1 Ω |
| GBD100505PGH-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 14 | 20 to 1800Ω | 250 to 4000 mA | 0.03 to 0.8 Ω | |
| GBD160806PGH-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 2 | 26 to 30 Ω | 6000 mA | 0.01 Ω | |
| GBD160808PGH-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 23 | 10 to 2200 Ω | 200 to 5000 mA | 0.02 to 0.75 Ω | |
| GBD201209PGH-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 25 | 10 to 2000 Ω | 500 to 4000 mA | 0.03 to 0.5 Ω | |
| GBD321611PGH-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 18 | 19 to 1500 Ω | 800 to 6000 mA | 0.015 to 0.7 Ω | |
| GBD322513PGH-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 2 | 60 to 90 Ω | 3000 to 4000 mA | 0.025 Ω | |
| GBD451616PGH-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 9 | 60 to 1000 Ω | 1500 to 3000 mA | 0.04 to 0.09 Ω | |
| GBD453215PGH-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 7 | 80 to 1300 Ω | 3000 to 9000 mA | 0.004 to 0.04 Ω | |
| GBD565032PGH-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 2 | 270 to 400 Ω | 4000 to 4500 mA | 0.03 to 0.035 Ω | |
| GBD565036PGH-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 2 | 600 to 800 Ω | 4000 to 8000 mA | 0.01 to 0.02 Ω | |
GF : High-Frequency |
GBD100505PGF-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 7 | 200 to 1000 Ω | 100 to 500 mA | 0.70 to 1.60 Ω |
| GBD160808PGF-SERIES | Ni-Sn-Ferrite Body | 9 | 120 to 1200 Ω | 50 to 300 mA | 0.25 to 1.50 Ω | |
| GH : High-Current F: Material Code(Silver) |
GBD100505PGHF-SERIES | Ni-Sn-Silver-Ferrite Body | 8 | 10 to 600 Ω | 1000 to 4000 mA | 0.018 to 0.2 Ω |
| GBD160808PGHF-SERIES | Ni-Sn-Silver-Ferrite Body | 11 | 30 to1000 Ω | 1500 to 5000 mA | 0.01 to 0.15 Ω | |
| GBD201209PGHF-SERIES | Ni-Sn-Silver-Ferrite Body | 8 | 30 to 1000 Ω | 1600 to 8500 mA | 0.004 to 0.12 Ω | |
| GBD321611PGHF-SERIES | Ni-Sn-Silver-Ferrite Body | 8 | 30 to 1000 Ω | 2000 to 11000 mA | 0.0025 to 0.075 |
