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共模電感

發(fā)布時(shí)間:2019-09-07 14:49:15   點(diǎn)擊率:
共模電感
下載說(shuō)明

共模電感


共模電感(Common mode Choke),也叫共模扼流圈,常用于電腦的開(kāi)關(guān)電源中過(guò)濾共模的電磁干擾信號。在板卡設計中,共模電感也是起EMI濾波的作用,用于抑制高速信號線(xiàn)產(chǎn)生的電磁波向外輻射發(fā)射。
中文名
共模電感
外文名
Common mode Choke
別    名
共模扼流圈
用    途
過(guò)濾共模的電磁干擾信號
特    性
具有一定的共模干擾衰減能力
領(lǐng)    域
電子電路

目錄

  1. 1 理論知識
  2. 2 工作原理
  3. 3 漏感差模
  1. 4 材料優(yōu)劣
  2. 5 設計因素
  3. 6 必要因素
  1. 7 測量診斷
  2. 8 要求
 

共模電感理論知識

計算機內部的主板上混合了各種高頻電路、數字電路和模擬電路,它們工作時(shí)會(huì )產(chǎn)生大量高頻電磁波互相干擾,這就是EMI。EMI還會(huì )通過(guò)主板布線(xiàn)或外接線(xiàn)纜向外發(fā)射,造成電磁輻射污染,影響其他的電子設備正常工作。
PC板卡上的芯片在工作過(guò)程中既是一個(gè)電磁干擾對象,也是一個(gè)電磁干擾源??偟膩?lái)說(shuō),我們可以把這些電磁干擾分成兩類(lèi):串模干擾(差模干擾)與共模干擾(接地干擾)。以主板上的兩條PCB走線(xiàn)(連接主板各元件的導線(xiàn))為例,所謂串模干擾,指的是兩條走線(xiàn)之間的干擾;而共模干擾則是兩條走線(xiàn)和PCB地線(xiàn)之間的電位差引起的干擾。串模干擾電流作用于兩條信號線(xiàn)間,其傳導方向與波形和信號電流一致;共模干擾電流作用在信號線(xiàn)路和地線(xiàn)之間,干擾電流在兩條信號線(xiàn)上各流過(guò)二分之一且同向,并以地線(xiàn)為公共回路。
如果板卡產(chǎn)生的共模電流不經(jīng)過(guò)衰減過(guò)濾(尤其是像USB和IEEE 1394接口這種高速接口走線(xiàn)上的共模電流),那么共模干擾電流就很容易通過(guò)接口數據線(xiàn)產(chǎn)生電磁輻射——在線(xiàn)纜中因共模電流而產(chǎn)生的共模輻射。美國FCC、國際無(wú)線(xiàn)電干擾特別委員會(huì )的CISPR22以及我國的GB9254等標準規范等都對信息技術(shù)設備通信端口的共模傳導干擾和輻射發(fā)射有相關(guān)的限制要求。為了消除信號線(xiàn)上輸入的干擾信號及感應的各種干擾,我們必須合理安排濾波電路來(lái)過(guò)濾共模和串模的干擾,共模電感就是濾波電路中的一個(gè)組成部分。
共模電感實(shí)質(zhì)上是一個(gè)雙向濾波器:一方面要濾除信號線(xiàn)上共模電磁干擾,另一方面又要抑制本身不向外發(fā)出電磁干擾,避免影響同一電磁環(huán)境下其他電子設備的正常工作 

共模電感工作原理

為什么共模電感能防EMI?要弄清楚這點(diǎn),我們需要從共模電感的結構開(kāi)始分析。
共模電感的濾波電路,La和Lb就是共模電感線(xiàn)圈。這兩個(gè)線(xiàn)圈繞在同一鐵芯上,匝數和相位都相同(繞制反向)。這樣,當電路中的正常電流流經(jīng)共模電感時(shí),電流在同相位繞制的電感線(xiàn)圈中產(chǎn)生反向的磁場(chǎng)而相互抵消,此時(shí)正常信號電流主要受線(xiàn)圈電阻的影響(和少量因漏感造成的阻尼);當有共模電
圖2 圖3圖2 圖3
流流經(jīng)線(xiàn)圈時(shí),由于共模電流的同向性,會(huì )在線(xiàn)圈內產(chǎn)生同向的磁場(chǎng)而增大線(xiàn)圈的感抗,使線(xiàn)圈表現為高阻抗,產(chǎn)生較強的阻尼效果,以此衰減共模電流,達到濾波的目的。
事實(shí)上,將這個(gè)濾波電路一端接干擾源,另一端接被干擾設備,則La和C1,Lb和C2就構成兩組低通濾波器,可以使線(xiàn)路上的共模EMI信號被控制在很低的電平上。該電路既可以抑制外部的EMI信號傳入,又可以衰減線(xiàn)路自身工作時(shí)產(chǎn)生的EMI信號,能有效地降低EMI干擾強度。
國內生產(chǎn)的一種小型共模電感,采用高頻之雜訊抑制對策,共模扼流線(xiàn)圈結構,訊號不衰減,體積小、使用方便,具有平衡度佳、使用方便、高品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。廣泛使用在雙平衡調音裝置、多頻變壓器、阻抗變壓器、平衡及不平衡轉換變壓器...等。
還有一種共模濾波器電感/EMI濾波器電感采用鐵氧體磁心,雙線(xiàn)并繞,雜訊抑制對策佳,高共模噪音抑制和低差模噪聲信號抑制,低差模噪聲信號抑制干擾源,在高速信號中難以變形,體積小、具有平衡度佳、使用方便、高品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。廣泛使用在抑制電子設備EMI噪音、個(gè)人電腦及外圍設備的 USB線(xiàn)路、DVC、STB的IEEE1394線(xiàn)路、液晶顯示面板、低壓微分信號...等。
 

共模電感漏感差模

對理想的電感模型而言,當線(xiàn)圈繞完后,所有磁通都集中在線(xiàn)圈的中心內。但通常情況下環(huán)形線(xiàn)圈不會(huì )繞滿(mǎn)一周,或繞制不緊密,這樣會(huì )引起磁通的泄漏。共模電感有兩個(gè)繞組,其間有相當大的間隙,這樣就會(huì )產(chǎn)生磁通泄漏,并形成差模電感。因此,共模電感一般也具有一定的差模干擾衰減能力。
在濾波器的設計中,我們也可以利用漏感。如在普通的濾波器中,僅安裝一個(gè)共模電感,利用共模電感的漏感產(chǎn)生適量的差模電感,起到對差模電流的抑制作用。有時(shí),還要人為增加共模扼流圈的漏電感,提高差模電感量,以達到更好的濾波效果。
共模電感共模電感
 

共模電感材料優(yōu)劣

磁環(huán)類(lèi)型的鐵芯優(yōu)點(diǎn):
高初始導磁率(這個(gè)是共模電感的基本要求)、高飽和磁感應強度、溫度較之鐵氧體穩定(可以理解為溫升小),頻率特性比較靈活,因為導磁率高,很小就可以做出很大的感量,適應頻率比較寬;
整體優(yōu)勢:
因為初始導磁率是鐵氧體的5-20倍,對傳導干擾的抑制作用遠大于鐵氧體;
納米晶的高飽和磁感應強度比鐵氧體的好,所以在大電流下不易飽和;
溫升較之UF系列的要低,某人實(shí)際測試:室溫下要低將近10度(個(gè)人測試值僅作參考);
結構上的靈活令其適應性好,從加工工藝上進(jìn)行改變,即可適應不同需求(見(jiàn)過(guò)節能燈上用的磁環(huán)電感,使用相當靈活);
分布電容會(huì )更小,因為繞線(xiàn)的面積更寬,體積也相對較??;
環(huán)行所用匝數少一點(diǎn),分布參數小一點(diǎn),效率占優(yōu)。
整體劣勢:
磁環(huán)孔徑小,機器難以穿線(xiàn),需要人工去繞,費時(shí)費力,加工成本高,效率低。而在成本壓力日益增加的同時(shí),這一點(diǎn)已尤為重要了。
耐壓方面較之UF優(yōu)勢不大:因為可以看到很多磁環(huán)共模中間使用扎線(xiàn)帶隔開(kāi)的,這樣不是很可靠,有的中間拉開(kāi)一定距離,線(xiàn)用點(diǎn)膠固定,時(shí)間長(cháng)了,可靠性怎么樣呢?如果電感量要求比較大,線(xiàn)會(huì )擠在一起,安全性上有一點(diǎn)疑惑。
安裝不便,故障率較高。
應用:
因為成本的因素,磁環(huán)大多用在大功率的電源上,某人形容:“小功率的用磁環(huán)太了”,是有道理的。
當然因為體積小,對體積有要求的小功率電源,采用磁環(huán)的也是很OK的選擇。
綜合性能比起來(lái),優(yōu)于UF系的。如果成本壓力不大的項目,可以考慮用磁環(huán)的。某實(shí)際測試傳導,用磁環(huán)的余量要低更多。而且感量還比UF的小。
再說(shuō)說(shuō)UF/UU系列的共模
材料:基本上為鐵氧體,當然這鐵氧體也有區別的,一般有MXO-錳鋅類(lèi)和NXO-鎳鋅類(lèi)。鎳鋅類(lèi)的主要優(yōu)點(diǎn)是:初始磁導率低(小于1000u),但是可以工作在比較高的頻率(大于100MHZ)下,保持磁導率不變。很強很偉大。
NXO比MXO電阻率高。利用鐵氧體對高頻雜波的類(lèi)似阻尼的作用將高頻雜波以熱能的方式釋放出來(lái),這就解釋了共模電感的溫度問(wèn)題。
整體優(yōu)勢:
重要的一點(diǎn):成本低(某人用的這個(gè)是0.9元人民幣),可以用機器繞、高效,常用UU9.8或UU10.5;
有骨架,繞制工藝應該會(huì )更好控制,可以做更高的電感量;
耐壓及可靠性要好?針對磁環(huán)共模的;
好插件,好安裝。四個(gè)腳,孔位對了就沒(méi)一點(diǎn)問(wèn)題;基本用在小電流的電源上,因為線(xiàn)徑不可以用很粗的,故電流不能太大;
整體劣勢:
空間因素:封裝位置大,maybe是因為比較強壯,不像磁環(huán)那么小巧玲瓏;
發(fā)熱比較嚴重,也是根據我實(shí)測的:90V輸入滿(mǎn)載室溫下,可以到快90度;
應用:
一般用在成本控制比較嚴格的、抑或小功率的場(chǎng)合 

共模電感設計因素

在一些主板上,我們能看到共模電感,但是在大多數主板上,我們都會(huì )發(fā)現省略了該元件,甚至有的連位置也沒(méi)有預留。這樣的主板,合格嗎?
不可否認,共模電感對主板高速接口的共模干擾有很好的抑制作用,能有效避免EMI通過(guò)線(xiàn)纜形成電磁輻射影響其余外設的正常工作和我們的身體健康。但同時(shí)也需要指出,板卡的防EMI設計是一個(gè)相當龐大和系統化的工程,采用共模電感的設計只是其中的一個(gè)小部分。高速接口處有共模電感設計的板卡,不見(jiàn)得整體防EMI設計就。所以,從共模濾波電路我們只能看到板卡設計的一個(gè)方面,這一點(diǎn)容易被大家忽略,犯下見(jiàn)木不見(jiàn)林的錯誤。
只有了解了板卡整體的防EMI設計,我們才可以評價(jià)板卡的優(yōu)劣。那么,的板卡設計在防EMI性能上一般都會(huì )做哪些工作呢?
1.主板Layout(布線(xiàn))設計
對的主板布線(xiàn)設計而言,時(shí)鐘走線(xiàn)大多會(huì )采用屏蔽措施或者靠近地線(xiàn)以降低EMI。對多層PCB設計,在相鄰的PCB走線(xiàn)層會(huì )采用開(kāi)環(huán)原則,導線(xiàn)從一層到另一層,在設計上就會(huì )避免導線(xiàn)形成環(huán)狀。如果走線(xiàn)構成閉環(huán),就起到了天線(xiàn)的作用,會(huì )增強EMI輻射強度。
信號線(xiàn)的不等長(cháng)同樣會(huì )造成兩條線(xiàn)路阻抗不平衡而形成共模干擾,因此,在板卡設計中都會(huì )將信號線(xiàn)以蛇形線(xiàn)方式處理使其阻抗盡可能的一致,減弱共模干擾。同時(shí),蛇形線(xiàn)在布線(xiàn)時(shí)也會(huì )大限度地減小彎曲的擺幅,以減小環(huán)形區域的面積,從而降低輻射強度。
在高速PCB設計中,走線(xiàn)的長(cháng)度一般都不會(huì )是時(shí)鐘信號波長(cháng)1/4的整數倍,否則會(huì )產(chǎn)生諧振,產(chǎn)生嚴重的EMI輻射。同時(shí)走線(xiàn)要保證回流路徑小而且通暢。對去耦電容的設計來(lái)說(shuō),其設置要靠近電源管腳,并且電容的電源走線(xiàn)和地線(xiàn)所包圍的面積要盡可能地小,這樣才能減小電源的紋波和噪聲,降低EMI輻射。
當然,上述只是PCB防EMI設計中的一小部分原則。主板的Layout設計是一門(mén)非常復雜而精深的學(xué)問(wèn),甚至很多DIYer都有這樣的共識:Layout設計得與否,對主板的整體性能有著(zhù)極為重大的影響。
2.主板布線(xiàn)的劃斷
如果想將主板電路間的電磁干擾完全隔離,這是不可能的,因為我們沒(méi)有辦法將電磁干擾一個(gè)個(gè)地“包”起來(lái),因此要采用其他辦法來(lái)降低干擾的程度。主板PCB中的金屬導線(xiàn)是傳遞干擾電流的罪魁禍首,它像天線(xiàn)一樣傳遞和發(fā)射著(zhù)電磁干擾信號,因此在合適的地方“截斷”這些“天線(xiàn)”是有用的防EMI的方法?!疤炀€(xiàn)”斷了,再以一圈絕緣體將其包圍,它對外界的干擾自然就會(huì )大大減小。如果在斷開(kāi)處使用濾波電容還可以更進(jìn)一步降低電磁輻射泄露。這種設計能明顯地增加高頻工作時(shí)的穩定性和防止EMI輻射的產(chǎn)生,許多大的主板廠(chǎng)商在設計上都使用了該方法。
3.主板接口的設計
不知大家是否注意到,主板都會(huì )附送一塊開(kāi)口的薄鐵擋片,其實(shí)這也是用來(lái)防EMI的。雖然機箱EMI屏蔽性能都不錯,但電磁波還是會(huì )從機箱表面的開(kāi)孔處泄漏出來(lái),如PS/2接口、USB接口以及并、串口等的開(kāi)口處??椎拇笮Q定了電磁干擾的泄露程度。開(kāi)口的孔徑越小,電磁干擾輻射的削弱程度越大。對方形孔而言,L就是其對角線(xiàn)長(cháng)度。
使用了擋片之后,擋片上翹起的金屬觸片會(huì )和主板上的輸入輸出部分很好地通過(guò)機箱接地,不但衰減了EMI,而且減小了方孔的尺寸,進(jìn)一步縮小L值,從而可以更有效地屏蔽電磁干擾輻射。
上述三點(diǎn)只是主板設計中除電路設計之外的幾個(gè)主要防EMI設計,由此可見(jiàn),主板的防EMI設計是一個(gè)整體的概念,如果整體的設計不合格,就會(huì )帶來(lái)較大的電磁輻射,而這些也不是一個(gè)小小的共模電感所能彌補的。
共模電感共模電感
 

共模電感必要因素

共模電感缺失=防EMI性能低下?這樣的說(shuō)法顯然是頗為片面的。
誠然,由于國家的EMI相關(guān)規范并不健全,部分廠(chǎng)商為了省料就鉆了這個(gè)空子,在整體防EMI性能上都大肆省料壓縮成本(其中就包括共模電感的省略),這樣做的直接后果就是主板防EMI性能極其低下;但是對于那些整體設計,用料不縮水的主板,即使沒(méi)有共模電感,其整體防EMI性能仍能達到相關(guān)要求,這樣的產(chǎn)品仍然是合格的。因此,單純就是否有共模電感這一點(diǎn)來(lái)判斷主板的優(yōu)劣并不恰當.
 

共模電感測量診斷

1.概述
電源濾波器的設計通??蓮墓材:筒钅煞矫鎭?lái)考慮。共模濾波器重要的部分就是共模扼流圈,與差模扼流圈相比,共模扼流圈的一個(gè)顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)在于它的電感值極高,而且體積又小,設計共模扼流圈時(shí)要考慮的一個(gè)重要問(wèn)題是它的漏感,也就是差模電感。通常,計算漏感的辦法是假定它為共模電感的1%,實(shí)際上漏感為共模電感的 0.5% ~ 4%之間。在設計性能的扼流圈時(shí),這個(gè)誤差的影響可能是不容忽視的。
2.漏感的重要性
漏感是如何形成的呢?緊密繞制,且繞滿(mǎn)一周的環(huán)形線(xiàn)圈,即使沒(méi)有磁芯,其所有磁通都集中在線(xiàn)圈“芯”內。但是,如果環(huán)形線(xiàn)圈沒(méi)有繞滿(mǎn)一周,或者繞制不緊密,那么磁通就會(huì )從芯中泄漏出來(lái)。這種效應與線(xiàn)匝間的相對距離和螺旋管芯體的磁導率成正比。共模扼流圈有兩個(gè)繞組,這兩個(gè)繞組被設計成使它們所流過(guò)的電流沿線(xiàn)圈芯傳導時(shí)方向相反,從而使磁場(chǎng)為0。如果為了安全起見(jiàn),芯體上的線(xiàn)圈不是雙線(xiàn)繞制,這樣兩個(gè)繞組之間就有相當大的間隙,自然就引起磁通“泄漏”,這即是說(shuō),磁場(chǎng)在所關(guān)心的各個(gè)點(diǎn)上并非真正為0。共模扼流圈的漏感是差模電感。事實(shí)上,與差模有關(guān)的磁通必須在某點(diǎn)上離開(kāi)芯體,換句話(huà)說(shuō),磁通在芯體外部形成閉合回路,而不僅僅只局限在環(huán)形芯體內。
如果芯體具有差模電感,那么,差模電流就會(huì )使芯體內的磁通發(fā)生偏離零點(diǎn),如果偏離太大,芯體便會(huì )發(fā)生磁飽和現象,使共模電感基本與無(wú)磁芯的電感一樣。
3.共模扼流圈綜述
濾波器設計時(shí),假定共模與差模這兩部分是彼此獨立的。然而,這兩部分并非真正獨立,因為共模扼流圈可以提供相當大的差模電感。這部分差模電感可由分立的差模電感來(lái)模擬。
為了利用差模電感,在濾波器的設計過(guò)程中,共模與差模不應同時(shí)進(jìn)行,而應該按照一定的順序來(lái)做。首先,應該測量共模噪聲并將其濾除掉。采用差模抑制網(wǎng)絡(luò )(Differential Mode Rejection Network),可以將差模成分消除,因此就可以直接測量共模噪聲了。如果設計的共模濾波器要同時(shí)使差模噪聲不超過(guò)允許范圍,那么就應測量共模與差模的混合噪聲。因為已知共模成分在噪聲容限以下,因此超標的僅是差模成分,可用共模濾波器的差模漏感來(lái)衰減。對于低功率電源系統,共模扼流圈的差模電感足以解決差模輻射問(wèn)題,因為差模輻射的源阻抗較小,因此只有極少量的電感是有效的。
盡管少量的差模電感非常有用,但太大的差模電感可以使扼流圈發(fā)生磁飽和。
4.用LISN原理測量共模扼流圈飽和特性的方法
測量共模線(xiàn)圈磁芯(整體或部分)的飽和特性通常是很困難的。通過(guò)簡(jiǎn)單的試驗可以看出共模濾波器的衰減在多大程度上受由60Hz編置電流引起的電感減小量的影響。進(jìn)行此項測試需要一臺示波器和一個(gè)差模抑制網(wǎng)絡(luò )(DMRN)。首先,用示波器來(lái)監測線(xiàn)電壓。按如下方法從示波器的A通道輸入信號,將示波器的時(shí)間基準置為2ms/div,然后將觸發(fā)信號加在A(yíng)通道上,在交流電壓達到峰值時(shí)會(huì )有線(xiàn)電流產(chǎn)生,此時(shí)濾波器效能的降級是意料中的事情。差模抑制網(wǎng)絡(luò )(DMRN)的輸入端連接到LISN,輸出端用50的阻抗進(jìn)行匹配且與示波器的B通道相連。當共模扼流圈工作在線(xiàn)性區時(shí),在輸入電流波動(dòng)期間,B通道監測到的發(fā)射增加值不超過(guò)6—10dB。在線(xiàn)電壓峰值期間,橋式整流器正向導通且傳送充電電流。
如果共模扼流圈達到飽和,那么在輸入浪涌增加時(shí),發(fā)射將會(huì )增加。如果共模扼流圈達到強飽和,發(fā)射強度與不加濾波器時(shí)的情況是一樣的,也就是說(shuō)很容易達到40dB以上。
這些實(shí)驗數據可用其他方法來(lái)解釋。發(fā)射小值(線(xiàn)電流為0的時(shí)候)是濾波器無(wú)偏置電流時(shí)表現出來(lái)的效果。峰值發(fā)射與小發(fā)射的比率,即降級因子,用來(lái)衡量線(xiàn)電流偏移量對濾波器實(shí)際效果的影響。降級因子較大表明共模扼流圈磁芯完全沒(méi)有得到恰當的使用,較好的濾波器的“固有降級因子”差不多在2—4之間。它是由兩種現象產(chǎn)生的:,60Hz充電電流引起的電感減?。ㄈ缟纤觯?;第二,橋式整流器的正向及反向導通。共模發(fā)射的等效電路由一個(gè)阻抗約為200pF的電壓源、二極管阻抗和LISN的共模阻抗組成。當橋式整流器正向偏置時(shí),在源阻抗、25和LISN共模阻抗之間會(huì )產(chǎn)生分壓現象。當橋整流器反向偏置時(shí),在源阻抗、整流橋反偏電容、LISN之間產(chǎn)生分壓現象。當二極管整流橋反向偏置電容較小時(shí),對共模濾除有一定效果。當整流橋正向偏置時(shí)則對共模濾除沒(méi)有影響。
由于產(chǎn)生了分壓,固有降級因子的預期值為2左右。實(shí)際值的變化相當大,主要取決于源阻抗和二極管整流橋反向偏置電容的實(shí)際大小。在Flugan發(fā)明的一個(gè)電路中,正是應用這個(gè)原理來(lái)減小鎮流器的傳導發(fā)射的。
5.用電流原理測量共模扼流圈飽和特性的方法
如果測試人員相當謹慎,那么就可以采取類(lèi)似MIL-STD-461中的測試裝置來(lái)檢測共模扼流圈的飽和特性。這個(gè)原理的應用如下:測試時(shí)采用兩只電流探頭,低頻探頭監測線(xiàn)電流,高頻探頭僅測量共模發(fā)射電流。線(xiàn)電流監視器作為觸發(fā)源。不過(guò),使用電流探頭的一個(gè)隱患是差模電流衰減是管芯內繞組導線(xiàn)對稱(chēng)性的函數。如果精心合理安排繞線(xiàn)布局的話(huà),30dB左右的差模電流衰減是能夠得到的。即使達到這個(gè)衰減值,測得的差模分量也可能超過(guò)預期的共模分量值??捎萌缦聝身椉夹g(shù)來(lái)解決這一問(wèn)題:,將一只6kHz轉折頻率的高階高通濾波器與示波器串聯(lián)(注意應用50的終端阻抗進(jìn)行匹配)。第二,在每只10μF的電容與電源總線(xiàn)之間接入一根導線(xiàn)。為了測量共模輻射,電流探頭應夾在這些載有極小線(xiàn)電流的導線(xiàn)近旁。
6.共模扼流圈內存在的差模與共模磁通
為了快速且淺顯地介紹共模扼流圈的作用,可考慮采用以下論述:“共模扼流圈管芯兩側的磁場(chǎng)相互抵消,因此不存在磁通使管芯飽和?!北M管這種論述對共模扼流圈作用的直覺(jué)敘述具體化了,但實(shí)質(zhì)上并非如此。
7.漏感綜述
共模扼流圈能發(fā)揮一定的作用是由于μcm比μdm大好幾個(gè)數量級的緣故,因為共模電流通常很小,可以通過(guò)使L/D保持在較低值來(lái)獲得更小的μdm。
為了得到共模電感,同時(shí)又要使差模電感小,是采用橫截面積較大的磁芯繞制成多匝線(xiàn)圈。采用較大的螺旋管磁芯,也并非一定要這樣的磁芯,可在共模扼流圈內并入有效的差模電感。因為差模磁通是遠離磁芯(環(huán)形結構)的,因此可能會(huì )產(chǎn)生極強的輻射。尤其是濾波器安裝在PCB板上的情況下,這種輻射可以耦合到電源線(xiàn),使傳導發(fā)射增強。當磁性材料被帶到場(chǎng)內時(shí)(例如,環(huán)形磁芯放置在鐵殼里),差模磁導率就可能會(huì )顯著(zhù)地增加,從而由于差模電流而導致磁芯的飽和。
8.無(wú)輻射共模扼流圈結構
為了實(shí)現有效的濾波器設計,磁通離開(kāi)磁芯引起的輻射問(wèn)題必須予以解決。其辦法有是將差模磁通限制在磁性結構物體中(壺形鐵芯),或者是為差模磁通(E形鐵芯)提供一條高磁導率的路徑。
9.壺形鐵芯結構
如果共模扼流圈采用壺形鐵芯結構,那么就需兩個(gè)繞軸。壺形鐵芯窗格里的兩組線(xiàn)圈及其產(chǎn)生的磁通路徑。同時(shí)也表明了同一結構條件下的差模磁通路徑。
10.E形鐵芯結構
另外還有一種共模扼流圈,它比環(huán)形磁芯線(xiàn)圈更易繞制,但比壺形鐵芯線(xiàn)圈的輻射更厲害,E形鐵芯線(xiàn)圈共模磁通將外部引線(xiàn)上的兩組線(xiàn)圈都聯(lián)系在一起了。為了獲得較高的磁導率,在外部引線(xiàn)上應沒(méi)有空氣隙。另一方面,差模磁通將外部引線(xiàn)和中心引線(xiàn)聯(lián)系起來(lái)。差模路徑中的磁導率可以通過(guò)使中心引線(xiàn)彼此隔開(kāi)來(lái)取得,中心引線(xiàn)是產(chǎn)生輻射的主要區域。
 

共模電感要求

(1)繞制在線(xiàn)圈磁芯上的導線(xiàn)要相互絕緣,以保證在瞬時(shí)過(guò)電壓作用下線(xiàn)圈的匝間不發(fā)生擊穿短路;
(2)當線(xiàn)圈流過(guò)瞬時(shí)大電流時(shí),磁芯不要出現飽和;
(3)線(xiàn)圈中的磁芯應與線(xiàn)圈絕緣,以防止在瞬時(shí)過(guò)電壓作用下兩者之間發(fā)生擊穿;
(4)線(xiàn)圈應盡可能繞制單層,這樣做可減小線(xiàn)圈的寄生電容,增強線(xiàn)圈對瞬時(shí)過(guò)電壓的承受能力。
通常情況下,同時(shí)注意選擇所需濾波的頻段,共模阻抗越大越好,因此在選擇共模電感時(shí)需要看器件資料,主要根據阻抗頻率曲線(xiàn)選擇。另外選擇時(shí)注意考慮差模阻抗對信號的影響,主要關(guān)注差模阻抗,特別注意高速端口。

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