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共模电感,电源中的共模电感工作原理
返回列表 来源: 发布日期: 2021.03.03

为了利用差模电感,在滤波器的设计过程中,共模与差模不应同时进行,而应该按照一定的顺序来做。首先,应该测量共模噪声并将其滤除掉。采用差模抑制网络(DifferentialModeRejectionNETWORK),可以将差模成分消除,因此就可以直接测量共模噪声了。如果设计的共模滤波器要同时使差模噪声不超过允许范围,那么就应测量共模与差模的混合噪声。因为已知共模成分在噪声容限以下,因此超标的仅是差模成分,可用共模滤波器的差模漏感来衰减。对于低功率电源系统,共模扼流圈的差模电感足以解决差模辐射问题,因为差模辐射的源阻抗较小,因此只有极少量的电感是有效的。

共模电感有哪些特点

如果芯体具有差模电感,那么,差模电流就会使芯体内的磁通发生偏离零点,如果偏离太大,芯体便会发生磁饱和现象,使共模电感基本与无磁芯的电感一样。结果,共模辐射的强度就如同电路中没有扼流圈一样。差模电流在共模环形线圈中引起的磁通偏离可由下式得出:  式中,是芯体中的磁通变化量,Ldm是测得的差模电感,是差模峰值电流,n为共模线圈的匝数。  由于可以通过控制B总,使之小于B饱和,从而防止芯体发生磁饱和现象,有以下法则:

共模电感原理图

共模信号:分别在零线和火线上的两个完全相同的信号他们都通偶合和地形成回路;差模信号:是和有用信号同样的回路

测量共模线圈磁芯(整体或部分)的饱和特性通常是很困难的。通过简单的试验可以看出共模滤波器的衰减在多大程度上受由60Hz编置电流引起的电感减小量的影响。进行此项测试需要一台示波器和一个差模抑制网络(DMRN)。

从电感的角度来看,电感量也是成倍增加,磁链代表了总磁通量,对于 共模电感,当磁通量是原来的2倍时,匝数没有发生变化,电流也没没有发生变化,那么意味着电感量增加为原来的2倍,也就意味着等效磁导率变为原来的2倍。

色环电感

共模信号和差模信号只是一个相对量,共模信号又称共模噪声或者称对地噪声,指两根线分别对地的噪声,对于开关电源的输入滤波器而言,是零线和火线分别对大地的电信号。虽然零线和火线都没有直接和大地相连,但是零线和火线可以分别通过电路板上的寄生电容或者杂散电容又或者寄生电感等来和大地相连。差模信号是指两根线直接的信号差值也可以称之为电视差。

共模电感怎么测量好坏

图2共模辐射等效电路由于产生了分压,固有降级因子的预期值为2左右。实际值的变化相当大,主要取决于源阻抗和二极管整流桥反向偏置电容的实际大小。在Flugan发明的一个电路中,正是应用这个原理来减小镇流器的传导发射的。用电流原理测量共模扼流圈饱和特性的方法如果测试人员相当谨慎,那么就可以采取类似MIL-STD-461中的测试装置来检测共模扼流圈的饱和特性。这个原理的应用如下:测试时采用两只电流探头,低频探头监测线电流,高频探头仅测量共模发射电流。线电流监视器作为触发源。不过,使用电流探头的一个隐患是差模电流衰减是管芯内绕组导线对称性的函数。如果精心合理安排绕线布局的话,30DB左右的差模电流衰减是能够得到的。即使达到这个衰减值,测得的差模分量也可能超过预期的共模分量值。可用如下两项技术来解决这一问题:第一,将一只6kHz转折频率的高阶高通滤波器与示波器串联(注意应用50的终端阻抗进行匹配)。第二,在每只10μF的电容与电源总线之间接入一根导线。为了测量共模辐射,电流探头应夹在这些载有极小线电流的导线近旁。共模扼流圈内存在的差模与共模磁通为了快速且浅显地介绍共模扼流圈的作用,可考虑采用以下论述:“共模扼流圈管芯两侧的磁场相互抵消,因此不存在磁通使管芯饱和。”尽管这种论述对共模扼流圈作用的直觉叙述具体化了,但实质上并非如此。

差模电感的特点是应用在大电流的场合。由于一个铁心上绕的一个线圈,当流进线圈的电流增大时,线圈中的铁心会饱和,因此市场上用的最多的铁心材料是金属粉心材料。特别是铁粉心材料(由于价格便宜)。

磁通量用F表示,是一个标量,单位为韦伯,代号Wb。磁通量和磁感应强度B以及截面积A的关系为:

理想中的电感是一个纯净的电感,它没有电容的成份可让交流电通过,也没有电阻可让直流电通过,也没有损耗,那么不论它的电感量大小,都可以完全阻止交流电的通过。

▲在环形共模电感的特殊场合中,每条引线中的差模电流密度可假定是相等的,且方向相反。所以由此而产生的磁场必定在环形磁芯周边上的总和为0,而在其外部则不为0!

首先测出传导干扰电平与所规定的EMC标准极限比较,一般0.01MHz~0.1MHz是差模干扰起主导作用,0.1MHz~1MHz是差模与共模干扰联合作用,而1MHz~30MHz主要是共模干扰起作用。根据实验结果来判断和选择对超标信号有抑制作用的滤波器或器件。当然实际操作相当复杂,要有相当高的技术水平和经验。

根据共模电感的额定电流、直流电阻以及额定频率下阻抗值要求,可以按步骤进行设计:

共模电流:在一对差分信号线上,大小相同,方向相同的一对信号(或噪音)。在电路中,

共模电感参数选取

 式中,是差模峰值电流,Bmax是磁通量的最大偏离,n是线圈的匝数,A是环形线圈的横截面积。Ldm是线圈的差模电感。共模扼流圈的差模电感可以按如下方法测得:将其一引腿两端短接,然后测量另外两腿间的电感,其示值即为共模扼流圈的差模电感。共模扼流圈综述滤波器设计时,假定共模与差模这两部分是彼此独立的。然而,这两部分并非真正独立,因为共模扼流圈可以提供相当大的差模电感。这部分差模电感可由分立的差模电感来模拟。为了利用差模电感,在滤波器的设计过程中,共模与差模不应同时进行,而应该按照一定的顺序来做。首先,应该测量共模噪声并将其滤除掉。采用差模抑制网络(DifferentialModeRejectionNETWORK),可以将差模成分消除,因此就可以直接测量共模噪声了。如果设计的共模滤波器要同时使差模噪声不超过允许范围,那么就应测量共模与差模的混合噪声。因为已知共模成分在噪声容限以下,因此超标的仅是差模成分,可用共模滤波器的差模漏感来衰减。对于低功率电源系统,共模扼流圈的差模电感足以解决差模辐射问题,因为差模辐射的源阻抗较小,因此只有极少量的电感是有效的。尽管少量的差模电感非常有用,但太大的差模电感可以使扼流圈发生磁饱和。可根据公式(2)作简单计算来避免磁饱和现象的发生。用LISN原理测量共模扼流圈饱和特性的方法测量共模线圈磁芯(整体或部分)的饱和特性通常是很困难的。通过简单的试验可以看出共模滤波器的衰减在多大程度上受由60Hz编置电流引起的电感减小量的影响。进行此项测试需要一台示波器和一个差模抑制网络(DMRN)。首先,用示波器来监测线电压。按如下方法从示波器的A通道输入信号,将示波器的时间基准置为2ms/div,然后将触发信号加在A通道上,在交流电压达到峰值时会有线电流产生,此时滤波器效能的降级是意料中的事情。差模抑制网络(DMRN)的输入端连接到LISN,输出端用50的阻抗进行匹配且与示波器的B通道相连。当共模扼流圈工作在线性区时,在输入电流波动期间,B通道监测到的发射增加值不超过6—10DB。图1为此测试在示波器上显示的结果,上面的曲线为共模发射;下面的曲线为线电压。在线电压峰值期间,桥式整流器正向导通且传送充电电流。

共模电感一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件,它是由两个尺寸相同、匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上,形成一个四端器件,共模电感对交流电流起着阻碍的作用。对于插件电感,我们一般见的比较多的就是UU型和EE型以及环型等。

尽管少量的差模电感非常有用,但太大的差模电感可以使扼流圈发生磁饱和。可根据公式(2)作简单计算来避免磁饱和现象的发生。

选择所需滤波的频段,共模阻抗越大越好,因此在选择共模电感时需要看器件资料,主要根据阻抗频率曲线选择。

线圈应尽可能绕制单层,这样做可减小线圈的寄生电容,增强线圈对瞬时过电压的承受能力。

绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘,以保证在瞬时过电压作用下线圈的匝间不发生击穿短路;

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