家好，我是蝸牛兄。今天跟大家分享一下磁環選型及應用相關的知識，希望對你有幫助。
本文將從以下四個方面對磁環進行闡述。
首先我們來看幾張圖片
圖1 顯示屏VGA線
圖2 適配器連接線
圖3 USB通信線
這三根線都是我們生活中常見的供電線或通信線，它們都有一個特點，就是連接線上都有很突出的一部分，這突出的部分是什么呢？毫無疑問這就是加的磁環。
磁環是電子產品中常用的抗干擾元件，對于高頻噪聲有很好的抑制作用。一般使用鐵氧體材料（Mn-Zn）制成。
磁環在不同的頻率下有不同的阻抗特性，一般在低頻時阻抗很小，當信號頻率升高時，磁環表現的阻抗急劇升高，在EMC工程設計中，磁環作用顯著而被廣泛適用。
圖4 磁環等效電路
如圖4，磁環在應用中的等效電路。L為等效電感，R為線纜的等效直流阻抗，C為繞線之間產生的分布電容，這個分布電容要特別注意，它會降低高頻濾波性能。
圖5 磁環的阻抗曲線
如圖5，磁環在未飽和的情況下，信號頻率越高，其對應的阻抗越高，當頻率超過諧振點時，阻抗會呈現下降趨勢。
圖6 EMC整改常用的扣式磁環 圖6 EMC整改常用的扣式磁環
扣式磁環與鐵氧體的最大區別在于它具有很大的損耗，用這種扣式磁環制作的電感，其特性更接近電阻。它是一個電阻值隨著頻率增加而增加的電阻，當高頻信號通過鐵氧體磁環時，電磁能量以熱的形式耗散掉。
(1)鐵氧體磁環
一般錳鋅環涂綠色。
鐵氧體磁環主要包括鎳鋅鐵氧體磁環和錳鋅鐵氧體磁環，按磁導率分類：
鎳鋅鐵氧體磁導率在100-1000之間，被稱為低導磁環。
錳鋅鐵氧體磁環材料的磁導率一般在1000以上，被稱為高導磁環。
圖7 錳鋅鐵氧體高導率磁環
鎳鋅鐵氧體磁環一般用于各種線材，電路板端，電腦設備中抗干擾；
錳鋅鐵氧體磁環，磁導率很大，這種磁環，通常用來繞制共模電感，抑制電源接口低頻共模傳導干擾。
圖8 共模電感
一般共模電感抑制頻段在500K-30M之間，濾波頻段要比鐵粉芯差模電感高。
通常情況下，材料磁導率越低，適用的頻率范圍越寬；材料磁導率越高，適用的頻率范圍越窄。
(2)鐵粉芯磁環
鐵粉芯環用兩色來區分材質，常用有-2(紅/透明)、-8(黃/紅)、-18(綠/紅)、-26(黃/白)及-52(綠/藍)
圖9 鐵粉芯磁環
鐵粉芯磁環是由碳基鐵磁粉及樹脂碳基鐵磁粉構成，磁導率很低。磁粉和絕緣材料之間有氣隙，一般磁導率在20-100之間。正因為鐵粉芯磁環磁導率很低，在差模大電流情況下不容易飽和，所以，常使用鐵粉芯磁環繞制差模電感。
圖10 差模電感
鐵粉芯差模電感，濾波頻段很低，幾十幾百 KHz，抑制電源線傳導差模干擾。
鐵粉芯主要應用于電器回路中解決電磁兼容性（EMC）問題。實際應用時，根據不同波段下對濾波要求不同會添加各種不同的其它物質。
(3)鐵硅鋁磁環
鐵硅鋁一般全黑。
鐵硅鋁磁環是使用率較高的磁環之一，簡單來說，鐵硅鋁是由鋁-硅-鐵組成，擁有相當高的Bmax(Bmax是在磁芯截面積上的平均最大磁通密度。)，它的磁芯損耗遠低于鐵粉芯及高磁通，有低磁致伸縮（低噪音），是低成本的儲能材料，無熱老化，可以用于替代鐵粉芯，在高溫下性能非常穩定。
圖11 鐵硅鋁磁環
鐵硅鋁最主要的特點是比起鐵粉芯損耗低，具有良好的DC偏流特性。價格不是最高，也不是最低，相較于鐵粉芯和鐵鎳鉬之間。
鐵硅鋁磁粉芯具有優異的磁性能，功率損耗小，磁通密度高，在-55C~+125C溫度范圍內使用時，具有耐溫、耐濕、抗振等高可靠性；
同時，60~160的寬磁導率范圍可供選擇。是開關電源輸出扼流圈、PFC電感及諧振電感的最佳選擇，具有較高的性價比。
(4)非晶磁環
非晶磁環是個新產品，目前逐漸在普及。
非晶磁環，一般白色和黑色居多。它有一個顯著特征:外殼是塑料外殼。所以也很容易判斷，因為非晶磁環是繞帶的，必須用塑料外殼包裹保護，否則都成碎渣渣了。
相比錳鋅鐵氧體磁環，非晶磁環磁導率更高，通常10多K甚至幾百K，磁導率非常大。
圖12 非晶磁環
非晶磁環通常用來繞制共模電感，抑制低頻傳導干擾，相比錳鋅鐵氧體，非晶磁環雖然貴，但是磁導率大，電感的個頭就可以做的比較小，另外，濾波效果也要比錳鋅好。
據說可以濾除到幾十MHz，已經接近錳鋅鐵氧體磁環了。所以現在濾波器里面，也在使用非晶磁環做共模電感了！
1、外觀選擇“盡量長、盡量厚、內徑盡量小”的磁環。即磁環越長越好,孔徑和所穿過的電纜結合越緊密越好。但在有直流或交流偏置的情況下，還存在鐵氧體飽和的問題，抑制元件的橫截面積越大，越不易飽和。
圖13 不同內徑大小的磁環
2、磁環對電磁波有條件反射的作用，從而減少了信號傳送的失真。磁環套用的位置盡量靠近源頭的一端（電纜線的進出口），會更加有效的抑制電磁輻射。
圖14 磁環套在源端
3、在抑制高頻干擾時,宜選用鎳鋅鐵氧體,抑制低頻干擾時用錳鋅鐵氧體。因為錳鋅鐵氧體的磁導率在幾千至上萬,而鎳鋅鐵氧體為幾百至上千,磁環鐵氧體的磁導率越高,其低頻時的阻抗越大,高頻時的阻抗越小。
4、怎樣避免磁環飽和？當穿過鐵氧體的導線中流過較大的電流時，易造成飽和，降低元件的性能。要避免這樣情況，可將電源的兩根線（正負）同時穿過一個磁環。
圖15 電源的兩根線（正負）同時穿過一個磁環
5、低頻干擾時，建議線纜繞2—3匝，一方面可提高穿過環的面積，增加等效吸收長度，另一方面充分利用磁環具有磁滯特點,改善低頻特性。 高頻干擾時，不能繞匝（因為實際磁環上存在寄生電容,這個寄生電容與電感并聯,但遇到高頻干擾信號時,這個寄生電容將磁環的電感短路失去作用。）這時可選用長一點的磁環。
圖16 磁環繞匝
6、匝數繞制小技巧：理論上匝數越多抑制低頻干擾效果越好,但是由于寄生電容增加，抑制高頻噪聲作用較弱（盲目增加匝數來增加衰減量是一個常見的錯誤）。 實際應用中，需要根據信號干擾頻率來調整匝數。當干擾頻率的頻帶較寬，可在電纜上套兩個磁環,每個磁環繞不同的匝數,這樣可以同時抑制高頻干擾和低頻干擾。也可同時套上鎳鋅和錳鋅鐵氧體，這樣抑制的干擾頻段較寬。
7、磁環易碎，因此在安裝的過程中需要進行良好的固定，避免運輸過程中的碰撞而導致磁環破裂，我們一般用扎帶固定。
圖17 扎帶固定（然后將磁環固定在設備上）
最后，磁環只是EMC整改中常用的元件，用來查找問題所在，在必要時才使用。盡量在設計時加電容電感，從源頭將干擾消除。什么都不用加最好。
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收磁環，又稱鐵氧體磁環，簡稱磁環。它是電子電路中常用的抗干擾元件，對于高頻噪聲有很好的抑制作用，一般使用鐵氧體材料（Mn－Zn）制成。這種材料的特點是高頻損耗非常大，具有很高的導磁率，最重要的參數為磁導率μ和飽和磁通密度Bs。?
磁環較好地解決了電源線，信號線和連接器的高頻干擾抑制問題，而且具有使用簡單，方便，有效，占用空間不大等一系列優點，用鐵氧體抗干擾磁心來抑制電磁干擾（EMI）是經濟簡便而有效的方法，已廣泛應用于計算機等各種軍用或民用電子設備。
我們平時在電子設備的電源線或信號線一端或者兩端看到的磁環就是共模扼流圈。共模扼流圈能夠對共模干擾電流形成較大的阻抗，而對差模信號沒有影響（工作信號為差模信號），因此使用簡單而不用考慮信號失真問題。并且共模扼流圈不需要接地，可以直接加到電纜上。
將整束電纜穿過一個鐵氧體磁環就構成了一個共模扼流圈，根據需要，也可以將電纜在磁環上面繞幾匝。匝數越多，對頻率較低的干擾抑制效果越好，而對頻率較高的噪聲抑制作用較弱。在實際工程中，要根據干擾電流的頻率特點來調整磁環的匝數。通常當干擾信號的頻帶較寬時，可在電纜上套兩個磁環，每個磁環繞不同的匝數，這樣可以同時抑制高頻干擾和低頻干擾。從共模扼流圈作用的機理上看，其阻抗越大，對干擾抑制效果越明顯。而共模扼流圈的阻抗來自共模電感lcm=jwlcm，從公式中不難看出，對于一定頻率的噪聲，磁環的電感越大越好。但實際情況并非如此，因為實際的磁環上還有寄生電容，它的存在方式是與電感并聯。當遇到高頻干擾信號時，電容的容抗較小，將磁環的電感短路，從而使共模扼流圈失去作用。
根據干擾信號的頻率特點可以選用鎳鋅鐵氧體或錳鋅鐵氧體，前者的高頻特性優于后者。錳鋅鐵氧體的磁導率在幾千---上萬，而鎳鋅鐵氧體為幾百---上千。鐵氧體的磁導率越高，其低頻時的阻抗越大，高頻時的阻抗越小。所以，在抑制高頻干擾時，宜選用鎳鋅鐵氧體；反之則用錳鋅鐵氧體。或在同一束電纜上同時套上錳鋅和鎳鋅鐵氧體，這樣可以抑制的干擾頻段較寬。
磁環的內外徑差值越大，縱向高度越大，其阻抗也就越大，但磁環內徑一定要緊包電纜，避免漏磁。
磁環的安裝位置應該盡量靠近干擾源，即應緊靠電纜的進出口。
匝數越多，抑制低頻干擾效果越好，抑制高頻噪聲作用較弱。實際使用當中磁環匝數要根據干擾電流的頻率特點來調整。?
當干擾信號頻帶較寬時，可以在電纜上套兩個磁環，每個磁環繞不同的匝數，這樣可以同時一種高頻干擾和低頻干擾。并不是阻抗越大，對干擾信號的抑制效果越好，因為實際磁環上存在寄生電容，這個寄生電容與電感并聯，但遇到高頻干擾信號時，這個寄生電容將磁環的電感短路，失去作用。?
物理部分（磁環酷似空心圓柱）：????????截面積：A?=?（OD-ID）*HT/2???????（cm2）?
平均（有效）磁路長度：l?=?（OD-ID）*π*2?/?2???（cm）?內部體積：V?=?A?*l????????????????（cm3）?
電磁部分：?
電感：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?磁導率：μ?=?B/H?
變量解釋：?
OD：磁環外徑??cm?ID：磁環內勁???cm?HT：磁環高度??cm?I：電流?E：電壓?
磁導率也有如下公式：?μ=μo*μr（磁環磁導率）?
其中μo是真空中的磁導率4∏*10-7?H/m，?μr=?47?H/m（磁環相對真空的磁導率）?
一般給的參數為電感系數AL，可以根據公式AL?=?L?/?N2來求出電感?
不同頻率下磁環有不同的阻抗特性，一般低頻是阻抗很小，高頻時阻抗急劇升高。信號頻率越高，磁場越容易輻射出去，一般信號線是沒有屏蔽的，比如現在我所用的CAN總線，這些信號線就成了完美的天線，這個天線不停的接收周圍的高頻信號，這些信號的疊加改變了實際要傳輸的信號。磁環可以很好的通過有用的信號，同時抑制高頻的干擾信號。在高頻段（大于10MHz），感抗仍然保持很小，而阻抗很大，使得高頻信號的能量穿過磁性材料時，轉換成熱量散發出去，從阻礙了高頻信號的通過，抑制了高頻信號的干擾。通常最佳抑制頻率范圍跟鐵氧體抑制元件有關，通常磁導率越高，抑制頻率越低，鐵氧體體積越大，抑制效果也越好，體積一定時，長而細的比短而粗的抑制效果好內勁越小抑制效果也越好。?抑制共模信號干擾時，可以將信號（連根差分信號線）或電源線（正負線）同時穿過磁環，為了增加效果，可以在磁環上對稱的繞幾圈，增加電感量，增強對共模信號的吸收效果，但是對差摸信號沒有影響。元件應當安裝在靠近干擾源的地方，對于輸入輸出電路，應盡量靠近屏蔽盒的進出口出。
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2019年的IFA展會上，華碩發布了ProArt StudioBook One筆記本電腦，這也是首款配備了NVIDIA業界領先的Quadro RTX 6000 圖形處理器的筆記本電腦。
在充電器方面，這款產品配備了一款輸出功率高達300W的高密度電源適配器，支持固定48V電壓輸出，最大電流可達6.25A。電源由偉創力代工，據了解，這款產品電源內部還應用了納微半導體GaNFast功率芯片，提高效率和縮小體積。
目前，充電頭網已經拿到了這款300W電源適配器，下面就為大家揭秘其內部結構、做工和用料。
一、英偉達300W電源適配器外觀
外觀方面，這款300W電源適配器為純白色外殼，主體機身為扁平方正造型，兩段式結構，棱角分明；輸出端自帶一條固定輸出線纜，輸入采用的是梅花三角接口。
得益于內部應用了氮化鎵功率器件，并且采用了高性能的電源架構以及緊湊布局，這款電源的體積相對于300W的功率而言，做得非常小巧，僅相當于常規300W電源體積的一半左右。
輸入端的梅花三插插孔特寫。
輸出端的延長線與機身連接處采用了加固處理，增加抗彎折性能。
在輸出端面，印有NVIDIA英偉達的字樣。
來看一下產品參數。型號：NVD-A-0300ADU00；制造商為：偉創力電源（東莞）有限公司；輸入支持100-240V~ 4A-2.5A，50/60Hz（中國區域：200-240V~ 2.5A 50/60Hz）；輸出：48V 6.25A，總功率300W。
尺寸方面，長度約為91.9mm。
寬度約為91.8mm。
厚度約為27.8mm。通過計算，這款電源的功率密度達到了1.2W/cm3，這在筆記本電腦原裝電源適配器中十分罕見。
與iPhone 12 Pro Max對比，二者寬度相當。
輸出端子外形看起來與USB-C接口類似，實際上是一種特殊的端口。
充電接口特寫，內部有三個插孔。
自帶充電線纜的長度約為1.8米。
整個電源的凈重約為538g。
二、英偉達300W電源適配器拆解
使用切割機將整個電源的外殼切開，取出內部電源模塊。電源模塊外圍包裹了一層石墨散熱層，并與外殼之間還設有大面積的鋁板散熱片。
兩塊散熱鋁板將電源模塊覆蓋，輸出端面還增加了純銅散熱片。
與常見的電源配件不同的是，這套電源方案的輸入線纜與輸出線纜在均設在同一個角落，中間設有絕緣隔離板，輸入端是三根線芯，輸出端則有六根線芯。
輸出端線束上還套有一個磁環。
整個電源模塊外形也很方正，外部覆蓋了石墨散熱層。
電源模塊長度約為84.5mm。
寬度同樣為84.5mm。
厚度約為20.6mm。
將包裹在電源模塊外圍的散熱層拆下。可見石墨散熱層并不是直接覆蓋在電源模塊上，而是貼在絕緣麥拉片外側，由絕緣板對電源模塊實現全面包裹。
電源模塊正面非常密集的布局了電容、電感、變壓器等元器件，并在各個元器件的間隙注滿了白色硅膠，起到固定和導熱的作用。
電源模塊的背面是貼片元器件，并貼有一塊導熱墊，增強導熱效果。
清除覆蓋在正面的硅膠，基本可見到各個器件的規格。同時，整個電源板的正面還使用了多塊小PCB板的設計，增加空間利用率。
PCB板背面主要是控制電路。經過充電頭網的觀察分析發現，這套電源方案采用的是PFC+LLC的高性能電源架構。
先來看輸入端，設有延時保險絲、兩級共模電感、安規X電容等器件。同時還有兩塊小PCB板，均配有散熱片。
延時保險絲規格為250V 6.3A。
共模電感特寫。
另外一顆共模電感。
安規X2電容。
PCB板背面設有一顆X電容放電芯片，恩智浦TEA1708T，自動實現X電容放電，并具有低功率損耗。
在共模電感后面設有一塊小PCB板。
拆下PCB板，電路板為主動整流橋A板，上面是兩顆英飛凌的MOS管，型號IPT60R022S7，NMOS，TOLL封裝，耐壓600V，導阻22mΩ，CoolMOS S7系列。
小PCB板另一面設有一顆芯片和兩顆MOS。
這顆芯片來自MPS，型號MP6924。這是一顆雙路同步整流控制器，用于控制主動整流。
另外兩顆MOS管同樣來自英飛凌，型號為IPN60R600P7S，NMOS，耐壓650V，導阻為600mΩ，SOT223封裝。
這里還有一塊小PCB板，是主動整流橋B板。
拆下這塊PCB板，上面一個面是英飛凌的MOS管和一顆英飛凌的驅動器。
另外一面同樣是一顆英飛凌的MOS和一顆英飛凌的驅動器。
兩顆英飛凌的驅動器同型號，均為1EDI60I12AF，單通道隔離驅動器，隔離電壓1200V，支持10A峰值驅動電流輸出。
另一顆英飛凌控制器特寫。
兩顆MOS管也同型號，均為英飛凌IPT60R022S7。
左側角落設有兩顆薄膜電容和一個電感，用于濾波。右側是交錯PFC升壓電感。
濾波電感特寫。
兩顆薄膜濾波電容特寫。
拆下兩顆薄膜電容和電感組件后，可在主PCB板上看到一顆來自DIODES的整流橋，用于初級輔助供電。
PFC升壓電感特寫，內部實際為兩顆電感加檢測線圈的組合。
PFC升壓電感背面就是PFC升壓控制器，來自安森美的NCP1632，該芯片集成了雙MOSFET驅動器，用于兩相交錯式PFC應用。
PFC控制器旁邊的兩顆碳化硅二極管型號相同，均為瑞能NXPSC04650D，TO252封裝，耐壓650V，額定電流4A。
PFC控制器和兩顆升壓MOS管之間設有一顆二極管，用于啟動時的保護。
LLC控制器采用安森美的NCP13992，這是一款用于半橋諧振轉換器的高性能電流模式控制器。此控制器內置600V門極驅動器，簡化布局，減少了外部部件數量。在需要PFC前級的應用中，NCP13992可輸出驅動信號控制PFC控制器。
橫跨在PCB板初級和次級之間的光耦，用于輸出電壓反饋。
美信 MAX31826單線數字溫度傳感器，用于檢測電源溫度并通過電源線中信號線送至電腦，根據電源溫度控制功率，防止電源過熱。
貼片Y電容。
電源模塊居中是一顆來自豐賓的電解電容，橫向放置，節省空間，規格420V 150μF。
充電頭網了解到，豐賓電容還被華為、綠聯、ANKER、小米、vivo、惠普等知名品牌的百余款快充產品采用。
在大電容和變壓器之間還設有兩顆小電容，用于主控芯片供電；其中一顆為豐賓35V 220μF。
另外一顆為豐賓35V 47μF。
側面是一塊集成功率器件的PCB板，外側焊有金屬散熱塊。
拆下小PCB板，內側是四顆氮化鎵功率器件，兩顆用于PFC升壓，兩顆用于LLC半橋。
PCB板外側三塊金屬散熱塊。
交錯式PFC升壓電路采用納微半導體GaNFast功率芯片，型號NV6127，采用QFN6*8mm封裝，散熱性能升級，125mΩ導阻，內置驅動器支持10-30V供電。最高支持2MHz開關頻率。
LLC級兩顆氮化鎵同樣為納微NV6127功率芯片。
充電頭網拆解了解到，采用納微NV6127氮化鎵芯片的產品還有聯想90W閃充雙口氮化鎵充電器、倍思120W氮化鎵+碳化硅PD快充充電器等。此外，納微GaNFast功率芯片此前已被OPPO 50Ｗ餅干氮化鎵快充、RAVPOWER 65W 1A1C氮化鎵快充、小米65W氮化鎵充電器、SlimQ 65W氮化鎵快充、Anker PowerCore Fusion PD超極充、RAVPower 45W GaN PD充電器、倍思65W氮化鎵充電器等產品采用，獲得市場高度認可。
納微NV6127功率芯片詳細規格資料。
LLC諧振電感特寫，采用利茲線繞制。
LLC變壓器特寫。
在主變壓器旁邊設有一塊小PCB板，外側貼有一大塊散熱金屬塊。
拆下這塊PCB板，該PCB板為次級同步整流模塊。
PCB板上設有兩顆同步整流芯片以及兩顆同步整流MOS管。
同步整流器為安森美NCP43080D，支持CCM、DCM、準諧振反激，正激和LLC應用。
另外一側也是同樣的電路。
同步整流MOS管采用的是英飛凌BSC093N15NS5，NMOS，150V耐壓，9.3mΩ導阻。
另外一顆同步整流MOS管同型號。
同步整流輸出濾波采用了兩顆電解電容。其中一顆為CapXon豐賓的電解電容，規格為63V 390μF。
另外一顆電解電容來自KoShin東佳電子，規格為63V 220μF。
充電頭網拆解總結
英偉達300W電源適配器基于PFC+LLC電源架構開發，不過在PFC升壓部分采用了全新的方案。整流橋采用英飛凌MOS管配合驅動器，由MPS MP6924控制進行主動橋式整流，代替傳統的整流橋降低損耗，提高效率。
安森美NCP1632進行兩相交錯式PFC升壓，兩路PFC開關管選用納微氮化鎵功率芯片，并使用兩顆瑞能碳化硅二極管整流。大功率應用中使用兩相的PFC可大幅減小峰值電流，減小元器件體積。
LLC控制器為安森美NCP13992，開關管同為納微NV6127。同步整流控制器采用兩路獨立的NCP43080驅動英飛凌MOS管。并且內置美信MAX31826用于電源內部溫度檢測并上傳報告至電腦，電腦根據電源報告的溫度動態調節輸入功率。
電源內部采用多塊小板焊接，充分利用PCB面積，內部元件緊湊，堪稱極致高功率密度電源設計典范。