磁珠的主要原料为铁氧体。铁氧体是一种立方晶格结构的亚铁磁性材料。铁氧体材料为铁镁合金或铁镍合金，它的制造工艺和机械性能与陶瓷相似，颜色为灰黑色。

电磁干扰滤波器中经常使用的一类磁芯就是铁氧体材料，许多厂商都提供专门用于电磁干扰抑制的磁珠的主要原料为铁氧体。

这种材料的特点是高频损耗非常大，具有很高的导磁率，它可以使电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生的电容最小铁氧体材料。这种材料的特点是高频损耗非常大，具有很高的导磁率，它可以使电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生的电容最小。

磁珠的等效模型如下：

①在低频时，磁珠呈现感性，感抗 L1 起主要作用。此时 C1 和 RAC 被 L1 短路， RDC 非常小，等效阻抗比较低。

②在中高频时（几兆赫兹到几百兆赫兹）时，交流阻抗 RAC 起主要作用，该阻 抗远远大于 RDC 。L1 的感抗 jwL 和 C1 的容抗 1/jwC 相互抑制，电抗呈减小趋势， 甚至在某一频率下，电抗减小为 0，磁珠表现为较高阻抗。 

③在甚高频(GHz)时，此时已超出磁珠的自谐振频率，磁珠表现为容性，总阻抗 为迅速下降。

以 TDK 的 MPZ2012S101AT000 磁珠为例，其阻抗频率特性曲线如下：

磁珠的阻抗频率曲线上有个转折频率 f1，当频率 f<转折频率 f1 时，磁珠主要呈感性，主要是反射噪声；当频率 f>转折频率 f1 时，磁珠表现为高阻抗，主要是把吸收的噪声转化为热耗再发散掉。我们使用磁珠主要是应用在中高频，这些都大于转折频率 f1，所以磁珠抑制干扰信号的方式主要是将吸收的噪声转化为热能再发 散出去。

像 MPZ2012S101AT000 这种阻抗频率曲线比较平坦的磁珠，在整个中高频段 都表现出比较高的阻抗，这种适用于电源线。

另外，像 MMZ0603F220CT000 这种阻抗频率曲线比较陡峭的磁珠，这种是对特定频段内的干扰衰减较大，对该频段以外的信号则影响较小，这种磁珠适用于信号线上使用。

电磁干扰（EMI）的抑制：利用电磁能量转换为热能

• 磁珠的材料通常是铁氧体，这是一种高磁导率的材料。

• 当高频信号通过磁珠时，铁氧体材料会产生磁滞损耗和涡流损耗，将干扰信号的高频部分转化为热能，从而实现对干扰的抑制。

  
  

铁氧体（Ferrite） 是一种由铁的氧化物和其他金属氧化物组成的陶瓷材料，具有铁磁性（ferromagnetism）或亚铁磁性（ferrimagnetism）。它们通常是软磁材料，广泛用于电子和电磁领域。铁氧体的主要特点和应用如下：

组成和结构

• 成分：铁氧体通常由化学式MFe2O4\text{MFe}_2\text{O}_4MFe2O4 表示，其中M\text{M}M 是二价金属（如锌、镍、锰等）。

• 晶体结构：主要为尖晶石（Spinel）结构，也有部分呈钙钛矿结构。

  
  

涡电流（Eddy Current） 的产生是由于电磁感应现象，当导电材料处于变化的磁场中时，根据法拉第电磁感应定律和楞次定律，材料内部会感应出电动势，这些感应电动势形成了封闭的环形电流，即涡电流。

涡流损耗是导电磁性材料在交变磁场中，由感应涡电流产生的电阻性发热损耗。

原理

• 根据法拉第电磁感应定律，导电材料内部会因为磁通量变化感应出电动势。

• 感应电动势在材料内部形成环形电流（涡流），这些电流流经材料的电阻时产生热量。

• 涡流的方向由楞次定律决定，总是抵抗磁通量的变化。

  
  

磁滞损耗是磁性材料在交变磁场中，由于磁化和退磁过程中内部磁畴（magnetic domain）移动引起的能量损耗。

• 当磁性材料经历一个完整的磁化周期时，其磁化强度BBB 和外加磁场HHH 的关系形成一个磁滞回线。

• 磁滞回线所围成的面积表示单位体积内的能量损耗。

• 磁滞损耗的来源是材料内部磁畴对外加磁场变化的滞后性，以及磁畴重新排列时的摩擦和阻力。

在电机、变压器和电感器中：

• 磁滞损耗是铁芯的主要低频损耗。

• 涡流损耗则在高频条件下更显著。

通过合理设计材料和结构，可以有效减少这两种损耗，提高设备效率。我们希望在感性元器件中，尽可能的减少能量损失，规避这两种损耗。

然而对于磁珠（Ferrite Beads）而言，增加磁滞损耗和涡流损耗是其功能的核心目标。这是因为磁珠的主要用途是抑制高频噪声，其工作原理与传统的电感和铁芯材料截然不同。以下是详细解析：

为什么磁珠需要增加损耗？

磁珠在电路中通常用于滤波和噪声抑制，特别是抑制高频噪声（EMI/EMC）。增加磁滞损耗和涡流损耗可以有效吸收高频能量，将其转化为热量，从而衰减噪声信号。

1. 磁滞损耗的作用

• 低频损耗：磁滞损耗与材料的磁化回线有关，当噪声信号在较低频率范围内（通常为几十到几百kHz）时，磁滞损耗是主要的能量吸收机制。

• 通过磁滞损耗，磁珠可以减弱低频的干扰信号。

2. 涡流损耗的作用

• 高频损耗：涡流损耗随频率增加而显著提高，是磁珠对高频噪声（几MHz到GHz范围）吸收的主要机制。

• 高频噪声感应出强烈的涡流，这些涡流在磁珠材料内部因电阻而消耗能量，转化为热量。

磁珠设计中如何实现损耗增加？

磁珠的材料和结构设计专门优化以增加高频损耗：

1. 高电阻率磁性材料

• 磁珠通常由锰锌铁氧体或镍锌铁氧体制成，这些材料具有适中的磁导率和高电阻率，可以显著增加涡流损耗。

• 磁珠设计在较宽频率范围内提供高阻抗。

• 阻抗曲线通常呈现一个峰值，对应于其谐振频率附近，这时涡流和磁滞损耗达到最大。

• 磁珠材料在高频时表现出较强的损耗特性，其磁导率随频率变化，有助于抑制不同频率的噪声。

• 磁珠通常设计成小尺寸器件，以减少寄生电感，同时在高频下维持较高的涡流损耗。

  

磁珠如何应用于电路？

磁珠在电路中主要作为一种高频滤波元件，以下是其应用场景：

1. 电源线滤波

• 用于滤除电源线中的高频干扰（如开关电源的噪声）。

• 放置在高速数字信号线上（如USB、HDMI、CAN总线），抑制传导或辐射噪声。

• 磁珠广泛用于符合EMI/EMC标准的设计中，用于降低对外部环境的高频干扰。

磁珠和电感的区别

电感是储能元件，而磁珠是能转换（消耗）器件。电感多用于电源滤波回路，侧重于抑止传导性干扰；磁珠多用于信号回路，主要用于EMI方面。磁珠用来吸收超高频信号，例如一些RF电路，PLL，振荡电路，含超高频存储器电路（DDR,SDRAM,RAMBUS 等）都需要在电源输入部分加磁珠，而电感是一种储能元件，用在LC振荡电路、中低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过50MHz。　　1.片式电感：在电子设备的PCB板电路中会大量使用感性元件和EMI滤波器元件。这些元件包括片式电感和片式磁珠，以下就这两种器件的特点进行描述并分析他们的普通应用场合以及特殊应用场合。表面贴装元件的好处在于小的封装尺寸和能够满足实际空间的要求。除了阻抗值，载流能力以及其他类似物理特性不同外，通孔接插件和表面贴装器件的其他性能特点基本相同。在需要使用片式电感的场合，要求电感实现以下两个基本功能：电路谐振和扼流电抗。谐振电路包括谐振发生电路，振荡电路，时钟电路，脉冲电路，波形发生电路等等。谐振电路还包括高Q带通滤波器电路。要使电路产生谐振，必须有电容和电感同 时存在于电路中。在电感的两端存在寄生电容，这是由于器件两个电极之间的铁氧体本体相当于电容介质而产生的。在谐振电路中，电感必须具有高Q，窄的电感偏差，稳定的温度系数，才能达到谐振电路窄带，低的频率温度漂移的要求。高Q电路具有尖锐的谐振峰值。窄的电感偏置保证谐振频率偏差尽量小。稳定的温度系数保证谐振频率具有稳定的温度变化特性。标准的径向引出电感和轴向引出电感以及片式电感的差异仅仅在于封装不一样。电感结构包括介质材料（通常为氧化铝陶瓷材料）上绕制线圈，或者空心线圈以及铁磁性材料上绕制线圈。在功率应用场合，作为扼流圈使用时，电感的主要参数是直流电阻（DCR）,额定电流，和低Q值。当作为滤波器使用时，希望宽的带宽特性，因此，并不需要电感的高Q特性。低的DCR可以保证最小的电压降，DCR定义为元件在没有交流信号下的直流电阻。　　2.片式磁珠：片式磁珠的功能主要是消除存在于传输线结构（PCB 电里）中的RF噪声,RF能量是叠加在直流传输电平上的交流正弦波成分，直流成分是需要的有用信号,而射频RF能量却是无用的电磁干扰沿着线路传输和辐射（EMI）。要消除这些不需要的信号能量，使用片式磁珠扮演高频电阻的角色（衰减器），该器件允许直流信号通过，而滤除交流信号。通常高频信号为30MHz以上，然而，低频信号也会受到片式磁珠的影响。片式磁珠由软磁铁氧体材料组成，构成高体积电阻率的独石结构。涡流损耗同铁氧体材料的电阻率成反比。涡流损耗随信号频率的平方成正比。

标称值:因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的，阻抗的单位也是欧姆，一般以100MHz为标准，比如2012B601，就是指在100MHz的时候磁珠的阻抗为600欧姆。

额定电流:额定电流是指能保证电路正常工作允许通过电流。

磁珠和电感在解决EMI和EMC方面各与什么作用，首先我们来看看磁珠和电感的区别，电感是闭合回路的一种属性，多用于电源滤波回路，而磁珠主要多 用于信号回路，用于EMC对策磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰，而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰。磁珠是用来吸收超高频信号，象一些RF电 路，PLL,振荡电路，含超高频存储器电路(DDR SDRAM,RAMBUS等)都需要在电源输入部分加磁珠，两者都可用于处理EMC、EMI问题。

磁珠和电感在EMI和EMC电路中关键是是对高频传导干扰信号进行抑制，也有抑制电感的作用。但从原理方面来看，磁珠可等效成一个电感，等于还是存在一定的 区别，最大区别在于电感线圈有分布电容。因此，电感线圈就相当于一个电感与一个分布电容并联。如图1所示。图1中，LX为电感线圈的等效电感(理想电 感)，RX为线圈的等效电阻，CX为电感的分布电容。

电感线圈的等效电路图

理论上对传导干扰信号进行抑制，要求抑制电感的电感量越大越好，但对于电感线圈来说，电感量越大，则电感线圈的分布电容也越大，两者的作用将会互相抵消。

普通电感线圈的阻抗与频率的关系图

上图是普通电感线圈的阻抗与频率的关系图，由图中可以看出，电感线圈的阻抗开始的时候是随着频率升高而增大的，但当它的阻抗增大到最大值以后，阻抗反而随着 频率升高而迅速下降，这是因为并联分布电容的作用。当阻抗增到最大值的地方，就是电感线圈的分布电容与等效电感产生并联谐振的地方。图中，L1 > L2 > L3,由此可知电感线圈的电感量越大，其谐振频率就越低。从图2中可以看出，如果要对频率为1MHZ的干扰信号进行抑制，选用L1倒不如选用L3,因为 L3的电感量要比L1小十几倍，因此L3的成本也要比L1低很多。

如果我们还要对抑制频率进一步提高，那么我们最后选用的电感线圈就只好是它的最小极限值，只有1圈或不到1圈了。磁珠，即穿心电感，就是一个匝数小于1圈的电感线圈。但穿心电感比单圈电感线圈的分布电容小好几倍到几十倍，因此，穿心电感比单圈电感线圈的工作频率更高。

穿心电感的电感量一般都比较小，大约在几微亨到几十微亨之间，电感量大小与穿心电感中导线的大小以及长度，还有磁珠的截面积都有关系，但与磁珠电感量关系最 大的还要算磁珠的相对导磁率Uy.图3、图4是分别是指导线和穿心电感的原理图，计算穿心电感时，首先要计算一根圆截面直导线的电感，然后计算结果乘上磁 珠相对导磁率 就可以求出穿心电感的电感量。

圆截面直导线的电感图

磁珠穿心电感图

另外，当穿心电感的工作频率很高时，在磁珠体内还会产生涡流，这相当于穿心电感的导磁率要降低，此时，我们一般都使用有效导磁率。有效导磁率 就是在某个工作频率之下，磁珠的相对导磁率。但由于磁珠的工作频率都只是一个范围，因此在实际应用中多用平均导磁率。

在低频时，一般磁珠的相对导磁率都很大(大于100)，但在高频时其有效导磁率只有相对导磁率的几分之一，甚至几十分之一。因此，磁珠也有截止频率的问题， 所谓截止频率，就是使磁珠的有效导磁率下降到接近1时的工作频率fc,此时磁珠已经失去一个电感的作用。一般磁珠的截止频率fc都在30~300MHz之 间，截止频率的高低与磁珠的材料有关，一般导磁率越高的磁芯材料，其截止频率fc反而越低，因为低频磁芯材料涡流损耗比较大。使用者在进行电路设计的时 候，可要求磁芯材料的提供商提供磁芯工作频率与有效导磁率 的测试数据，或穿心电感在不同工作频率之下的曲线图。图5是穿心电感的频率曲线图。

 穿心电感的频率曲线图

磁珠另一个用途就是用来做电磁屏蔽，它的电磁屏蔽效果比屏蔽线的屏蔽效果还要好，这是一般人不太注意的。其使用方法就是让一双导线从磁珠中间穿过，那么当有 电流从双导线中流过时，其产生的磁场将大部份集中在磁珠体内，磁场不会再向外辐射;由于磁场在磁珠体内会产生涡流，涡流产生电力线的方向与导体表面电力线 的方向正好相反，互相可以抵消，因此，磁珠对于电场同样有屏蔽作用，即：磁珠对导体中的电磁场有很强的屏蔽作用。

使用磁珠进行电磁屏蔽的优点是磁珠不用接地，可以免去屏蔽线要求接地的麻烦。用磁珠作为电磁屏蔽，对于双导线来说，还相当于在线路中接了一个共模抑制电感，对共模干扰信号有很强的抑制作用。

从上述我们可以了解到，磁珠和电感在EMC、EMI电路中都能起到抑制的作用，主要是抑制方面的不同，而电感在高频谐振以后都不能再起电感的作用了，先必需 明白EMI的两个途径，即：辐射和传导，不同的途径采用不同的抑制方法。前者用磁珠，后者用电感。还需我们注意的地方是共模抑制电感与Y电容的连接位置， 那什么是共模抑制电感，就是在地线或其它输入输出线之间串联电感，这个电感称为共模抑制电感，共模抑制电感的一端与机器中的地线(公共端)相连，另一端与 一个Y电容相连，Y电容的另一端与大地相连。这是抑制传导干扰的最有效方法。