共模電感具有極高的初始導(dǎo)磁率,在�磁場(chǎng)下具有大的阻抗和插入損�,對(duì)若干擾具有極好的抑制作用,在較寬的頻率范圍內(nèi)呈現(xiàn)出無(wú)共振插入損耗特��
共模電感成品展示共模電感在日常生活中最常見(jiàn)的就是計(jì)算機(jī)�(yīng)用中,計(jì)算機(jī)�(nèi)部的主板上混合了各種高頻電路、數(shù)字電路和模擬電路,它們工作時(shí)�(huì)�(chǎn)生大量高頻電磁波互相干擾,這就是EMI。EMI還會(huì)通過(guò)主板布線或外接線纜向外發(fā)�,造成電磁輻射污染,不但影響其他的電子�(shè)備正常工�,還�(duì)人體有害�
PC板卡上的芯片在工作過(guò)程中既是一�(gè)電磁干擾�(duì)�,也是一�(gè)電磁干擾�??偟�?lái)�(shuō),我們可以把這些電磁干擾分成兩類(lèi):串模干�(差模干擾)與共模干�(接地干擾)。以主板上的兩條PCB走線(連接主板各元件的�(dǎo)�)為例,所謂串模干擾,指的是兩條走線之間的干擾;而共模干擾則是兩條走線和PCB地線之間的電位差引起的干�。串模干擾電流作用于兩條信號(hào)線間,其傳導(dǎo)方向與波形和信號(hào)電流一�;共模干擾電流作用在信號(hào)線路和地線之�,干擾電流在兩條信號(hào)線上各流�(guò)二分之一且同�,并以地線為公共回路。如果板卡產(chǎn)生的共模電流不經(jīng)�(guò)衰減�(guò)�(尤其是像USB和IEEE 1394接口這種高速接口走線上的共模電�),那么共模干擾電流就很容易通過(guò)接口�(shù)�(jù)線產(chǎn)生電磁輻射——在線纜中因共模電流而產(chǎn)生的共模輻射。美�(guó)FCC、國(guó)際無(wú)線電干擾特別委員�(huì)的CISPR22以及我國(guó)的GB9254等標(biāo)�(zhǔn)�(guī)范等都對(duì)信息技�(shù)�(shè)備通信端口的共模傳�(dǎo)干擾和輻射發(fā)射有相關(guān)的限制要�。為了消除信�(hào)線上輸入的干擾信�(hào)及感�(yīng)的各種干�,我們必須合理安排濾波電路來(lái)�(guò)濾共模和串模的干擾,共模電感就是濾波電路中的一�(gè)組成部分�
共模電感�(shí)�(zhì)上是一�(gè)雙向?yàn)V波器:一方面要濾除信�(hào)線上共模電磁干擾,另一方面又要抑制本身不向外發(fā)出電磁干�,避免影響同一電磁�(huán)境下其他電子�(shè)備的正常工作。我們常�(jiàn)的共模電感的�(nèi)部電路示意圖,在�(shí)際電路設(shè)�(jì)�,還可以采用多級(jí)共模電路�(lái)更好地濾除電磁干擾。此�,在主板上我們也能看到一種貼片式的共模電�,其�(jié)�(gòu)和功能與直立式共模電感幾乎是一樣的�
共模電感具有極高的初始導(dǎo)磁率,在地磁�(chǎng)下具有大的阻抗和插入損�,對(duì)若干擾具有極好的抑制作用,在較寬的頻率范圍內(nèi)呈現(xiàn)出無(wú)共振插入損耗特��
高初始導(dǎo)磁率:是鐵氧體的5-20�,因而具有更大的插入損�,對(duì)傳導(dǎo)干擾的抑制作用遠(yuǎn)大于鐵氧��
高飽和磁感應(yīng)�(qiáng)度:比鐵氧體�2-3倍。在電流�(qiáng)干擾的場(chǎng)合不易磁化到飽和�
卓越的溫度穩(wěn)定性:較高的居里溫�,在有較大溫度波�(dòng)的情況下,合金的性能變化率明顯低于鐵氧體,具有優(yōu)良的�(wěn)定�,而且性能的變化接近于線性�
靈活的頻率特性:而且更加靈活地通過(guò)�(diào)整工藝來(lái)得到所需要的頻率特�。通過(guò)不同的制造工�,配合適�(dāng)?shù)木€圈炸熟可以得到不同的阻抗特�,滿足不同波段的濾波要求,使其阻抗值大大高于鐵氧體�
共模電感各種型號(hào)展示共模電感的濾波電路,La和Lb就是共模電感線圈。這兩�(gè)線圈繞在同一鐵芯�,匝�(shù)和相位都相同(繞制反向)。這樣,當(dāng)電路中的正常電流流經(jīng)共模電感�(shí),電流在同相位繞制的電感線圈中產(chǎn)生反向的磁場(chǎng)而相互抵�,此�(shí)正常信號(hào)電流主要受線圈電阻的影響(和少量因漏感造成的阻�);當(dāng)有共模電流流�(jīng)線圈�(shí),由于共模電流的同向�,會(huì)在線圈內(nèi)�(chǎn)生同向的磁場(chǎng)而增大線圈的感抗,使線圈表現(xiàn)為高阻抗,產(chǎn)生較�(qiáng)的阻尼效果,以此衰減共模電流,達(dá)到濾波的目的。事�(shí)�,將這�(gè)濾波電路一端接干擾源,另一端接被干擾設(shè)�,則La和C1,Lb和C2就構(gòu)成兩組低通濾波器,可以使線路上的共模EMI信號(hào)被控制在很低的電平上。該電路既可以抑制外部的EMI信號(hào)傳入,又可以衰減線路自身工作�(shí)�(chǎn)生的EMI信號(hào),能有效地降低EMI干擾�(qiáng)度�
1.前言
近年�(lái),由于政府機(jī)�(gòu)或其他團(tuán)體對(duì)EMC(電磁兼容)日益重視,工程師�?cè)谠O(shè)�(jì)�(chǎn)品時(shí)亦是非常注意�(chǎn)品的輻射�(wèn)�。特別值得一提的是:直流變換器很高的�(kāi)�(guān)頻率及尖峰脈沖斜波就是一典型的EMI(電磁干擾)�
共模電感就是一�(gè)重要的抗電磁干擾零件,它可以在一寬頻條件下提供非常高的阻�。大多數(shù)EMI濾波器主要部件就是一共模電感。在此文�,主要介紹共模電感的�(shè)�(jì)及磁芯選材問(wèn)��
2.基本的共�
�(kāi)�(guān)電源有兩種噪聲:一為共�,另一為差�。與輸入信號(hào)的路徑相同的噪聲�(chēng)之為差模噪聲,而每相相同的從接地到輸出的尖峰信�(hào)�(chēng)之為共模噪聲。(詳見(jiàn)�1A�1B)
一典型抗電磁干擾濾波器包含共模電感,差模電感及X,Y電容。Y電容和共模電感使共模噪聲衰減。在高頻噪聲�(shí),電感呈�(xiàn)高阻抗特�,并且反射和吸收噪聲。然而電容呈低阻抗(至接地)且改變主線的噪聲方向。(�(jiàn)�2�
共模電感兩繞組圈�(shù)是相同的,產(chǎn)生兩大小相等方向相反的磁通量。此兩磁通相互抵�。因此使磁芯處于�(wú)偏磁狀�(tài)。差模電感只有一�(gè)繞組,需要磁芯提供一完全�(wú)飽和線性電�。此與共模電感有較大的不�。為防止磁飽和,差模電感必須使用一低的有效磁導(dǎo)率的磁芯(有氣隙的鐵氧體或鐵粉磁芯)。然�,共模電感可以使用一較高的磁�(dǎo)率磁芯且在磁芯相�(duì)小的條件下可得到一比較高的電感�
3.磁芯選材
首先,噪聲是由開(kāi)�(guān)電源的單位基頻所�(chǎn)生的,再加上高頻諧波。也就是表示噪聲�10KHz�50MHz范圍�(nèi)都會(huì)存在。為�,電感必須有更寬的頻率范圍內(nèi)存在高阻抗特性。共模電感的總阻抗由兩部分組成:串聯(lián)感抗(Xs)和串�(lián)電阻(Rs)。在低頻�(shí),阻抗呈感抗特性。但隨著頻率的增�,有效磁�(dǎo)率下�,感抗亦在下降。(�(jiàn)�3)由串聯(lián)感抗(Xs)和串�(lián)電阻(Rs)的相互作�,在整�(gè)頻寬�(nèi)�(chǎn)生一可接受的阻抗(Zs)�
�(duì)于大多數(shù)�(chǎn)品來(lái)講,共模電感的磁芯都選用鐵氧體(鎳鋅系和錳鋅系)。鎳鋅系磁芯的特�(diǎn)是具有較低的初磁�(dǎo)率,但在非常高的頻率(大�100MHz)�(shí),仍能保持初磁導(dǎo)�。而錳鋅系則恰恰相反,其具有很高的初磁�(dǎo)率,但在頻率很低�20KHz)�(shí),磁�(dǎo)率可能會(huì)衰減。由于鎳鋅系磁芯有很低的初磁�(dǎo)�,所以在低頻�(shí),不可產(chǎn)生高阻抗特�。然而錳鋅系磁芯在低頻時(shí),能提供非常高的阻抗特�,且非常適用�10KHz�50MHz的抗電磁干擾?;诖耍疚闹患杏懻撳i鋅系磁芯�
錳鋅系磁芯有很多種形狀:環(huán)�,E形,罐形,RM形及EP形等等。但�(duì)于大多數(shù)共模電感都是使用�(huán)形磁�。主要是有以下兩種好處:
:環(huán)形磁芯比較便�。因?yàn)榄h(huán)形只有一�(gè)就可制作,而其他形狀的磁芯必須有一�(duì)才能�(gòu)成共模電感所需,且在成型時(shí),因考慮兩磁芯的配對(duì)�(wèn)�,還須增加研磨工序(如鏡面磁芯)才能得到較高的磁�(dǎo)�。對(duì)于環(huán)形磁芯卻不需如此�
第二:與其它形狀磁芯相比�(huán)形磁芯有較高的有效磁�(dǎo)�。因?yàn)閮膳�?duì)磁芯在裝配時(shí),無(wú)論怎樣作業(yè)都不可消除氣隙的�(xiàn)�,故有效磁導(dǎo)率比只有單一封閉形磁芯要��
�(huán)形磁芯有一缺點(diǎn):繞線成本較�。因其他形狀磁芯有一配套線架在使用,繞線都可以機(jī)器作�(yè),而環(huán)形磁芯只可以手工作業(yè)或機(jī)器(速度較低)作�(yè)。但通常情況�,共模電感圈�(shù)較少(小�30圈),故繞線成本比較��
基于上述原因,下面的共模電感都是�(duì)使用�(huán)形磁芯的敘述�
4.�(shè)�(jì)考慮
共模電感�(shè)�(jì)所需的基本參�(shù)為:輸入電流,阻抗及頻率。輸入電流決定了繞組所需的線�。在�(jì)算線徑時(shí),電流密度通常取值為400A/cm3。但此取值須隨電感溫升的變化。通常情況�,繞組使用單根導(dǎo)線作�(yè),這樣可削減高頻噪聲及趨膚效應(yīng)損失�
共模電感的阻抗在所給的頻率條件一般規(guī)定為最小�。串�(lián)的線性阻抗可提供一般要求的噪聲衰減。但很不�,線性阻抗有相當(dāng)少的人知�,因此設(shè)�(jì)人員�(jīng)常以50W線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)�(luò)儀�(lái)�(cè)試共模電�,并漸漸成為一種標(biāo)�(zhǔn)�(cè)試共模電感性能的方法。但所得的�(jié)果與�(shí)際通常有相�(dāng)大的差別。實(shí)際上,共模電感在正常�(shí)角頻首先�(huì)�(chǎn)生每八音度增�-6dB衰減(角頻是共模電感�(chǎn)�-3dB)的頻率此角頻通常很低,以便感抗能夠提供阻抗。故電感可以用下式來(lái)表達(dá)�
Ls=Xx/2πf (1)
電感大家都知�,但值得一提的�,設(shè)�(jì)�(shí)須注意磁�,磁芯材�(zhì)及所需的圈�(shù)。首先,�(shè)�(jì)步是磁芯型號(hào)的選�,如果有�(guī)定電感空�,我們就按此空間�(lái)選取合適的磁芯型�(hào),如�(méi)有規(guī)�,通常磁芯型號(hào)的隨意選��
第二步是�(jì)算磁芯所能繞圈數(shù)。共模電感有兩繞�,一般為單層,且每繞組分布在磁芯的每一邊,兩繞組中間須隔開(kāi)一定的距離。雙層及堆積繞組亦有偶爾使用,但此種作法�(huì)提高繞組的分布電容及降低電感的高頻性能。由于銅線的線徑已由線性電流的大小所決定,內(nèi)圓周�(zhǎng)可以由磁芯的�(nèi)圓半徑減去銅線半徑計(jì)算得�(lái)。故圈數(shù)的就可以銅線加絕緣的線徑及每�(gè)繞組所占據(jù)的圓周來(lái)�(jì)算�
5.�(shè)�(jì)案例
要求:在工作頻率�10KHz,輸入線性電流為3A(RMS)�(shí),阻抗為100 歐的共模電感�
1)選取線�
銅線截面�=3A/400A/cm2=0.0075cm2
銅線線徑=2
=0.98mm
取銅線線�1.0mm
2)�(jì)算最小電感�
3)假如�(wú)指定空間,任取一磁芯
�(nèi)徑(ID)=13.72+/-0.38=13.34mm MIN
4)�(jì)算內(nèi)圓周�(zhǎng)和可繞圈�(shù)
�(nèi)圓周�(zhǎng)=3.14×(13.34-1.08)=38.5mm
圈數(shù)=�160/360)×38.5/1.08=15.8TS�16TS
5)計(jì)算磁芯的AL�,并選取材質(zhì)
磁芯的AL最小�=1.59/162=6211nH/TS2MIN
因此種磁芯AL值變化范圍一般為+/-30[%]故磁芯的AL值取9000nH/TS2,以上述條件,即可選取一合適磁芯�
6.總結(jié)
共模電感的設(shè)�(jì)看起�(lái)十分�(jiǎn)�,但�(shí)際上,它還有�(diǎn)�(fù)�。為了防止磁芯飽和時(shí),必須考慮溫度及應(yīng)力等等因素。但如果�(duì)磁芯材料特性比較了�,此�(wèn)題就不難解決�
共模電感是一�(gè)以鐵氧體替磁芯的共模干擾克制器件,它由二�(gè)尺寸雷同,匝�(shù)相共的線圈對(duì)�(chēng)天繞造在�(tǒng)一�(gè)鐵氧體環(huán)形磁芯上,構(gòu)成一�(gè)四端器件,要�(duì)付共模信�(hào)呈隱�(méi)大電感具備揚(yáng)制造用,nike kobe iv,而對(duì)付差模信�(hào)出現(xiàn)�(méi)很老的泄電感險(xiǎn)些不伏作用。本理是淌過(guò)共模電流�(shí)磁環(huán)中的磁通互相疊�,主而擁有相�(chēng)大的電感�,對(duì)共模電流訖到按捺作用,而該二線圈流�(guò)差模電源�(shí),磁�(huán)西的磁通互相對(duì)�,多少乎不電感量,以是差模電流能夠無(wú)盛加天通過(guò)。果此共模電感在均衡路線中能有用天克制共模干擾信�(hào),而對(duì)路線畸形傳贏的差模信�(hào)有影響�
共模電感在制造時(shí)�(yīng)滿意如下�(qǐng)求:
1)繞造在線圈磁芯下的�(dǎo)線要互相盡緣,以包管在剎�(shí)功電壓息用高線圈的匝間不�(chǎn)生擊穿欠�,求簽!很�(zhǔn)!�(jìn)�(lái)試試�
2)該線圈源�(guò)剎時(shí)大電流時(shí),磁芯不要呈�(xiàn)鼓和�
3)線圈西的磁芯�(yīng)取線圈盡�,以防備在剎�(shí)功電壓息用高二者之間產(chǎn)生擊��
4)線圈�(yīng)盡量繞制�(fù)層,如許干否減小線圈的寄師電�,加�(qiáng)線圈�(duì)瞬時(shí)�(guò)電壓的而授本領(lǐng)�
通常�(huán)境高,共�(shí)�(xì)致挑選所需濾波的頻段,共模阻抗越小越差,因而咱�?cè)谌∩峁材k姼袝r(shí)必要望器件資�,賓要憑�(jù)阻抗頻率直線取舍。別的抉擇時(shí)注意思量差模阻抗�(duì)于信�(hào)的影�,重要存眷差模阻抗,分外�(xì)致高快端�,prada wallets�
磁珠
鐵氧體質(zhì)料是鐵鎂離金或者鐵鎳分金,這種材料擁有很高的導(dǎo)磁率,他能夠是電感的線圈繞組之間在高頻高阻的�(huán)境上�(fā)生的電容最老。鐵氧體�(zhì)料通常在高頻環(huán)境上�(yùn)�,由于在低頻�(shí)他們次要程電感特�,正確穿戴�(nèi)衣完�8步驟,使患上線上的損耗很�,�(jié)婚的感慨,nba basketball shoes。在高頻情況�,他們賓要呈電抗特性比而且隨頻率扭�(zhuǎn)?,F(xiàn)�(shí)�(yīng)用中,鐵氧體�(zhì)料是作為射頻電路的高頻盛減器使用的。名際上,鐵氧體較歹的等效于電阻以及電感的并�(lián),低頻下電阻被電感欠�,高頻上電感阻抗變患上至�(guān)�,甚至于電淌全體通過(guò)電阻。鐵氧體是一�(gè)損耗安�,高頻能量在下面�(zhuǎn)化替暖能,這是由他的電阻特性抉擇的�
鐵氧體磁珠取平凡的電感比擬具備更差的高頻濾波特征。鐵氧體在高頻時(shí)出現(xiàn)電阻�,至�(guān)于品格果�(shù)很低的電感器,以是能在相�(chēng)�(yán)的頻率范疇內(nèi)連結(jié)較高的阻�,主而�(jìn)步高頻濾波效力。在低頻�,阻抗由電感的感抗形�,矮頻時(shí)R很大,磁芯的磁導(dǎo)率較高,因而電感質(zhì)較小,L伏重要息�,電磁滋擾被正射而蒙到按�;而且那時(shí)磁芯的消耗較�,全部器件非一�(gè)�35a 0713222a6ab0a8963ae1da6db2ec一、高Q特征的電�,那種電感輕易制敗諧振因而在低頻段,偶然大概呈現(xiàn)利用鐵氧體磁珠前干擾加強(qiáng)的征�。在高頻�,阻抗由電阻成份形成,跟著頻率降�,磁芯的磁導(dǎo)率低�,致使電感的電感�(zhì)加�,感抗敗總加大然�,那�(shí)磁芯的消耗增�(zhǎng),電阻身分增添,致使總的阻抗刪減,該高頻疑號(hào)通功鐵氧體時(shí),電磁濕擾被吸取并轉(zhuǎn)換敗暖能的情�(shì)耗集��
鐵氧體按捺元件遍及運(yùn)用于印造電路板、電源線和數(shù)�(jù)線上。如在印制板的電源線�(jìn)口端加之鐵氧體揚(yáng)制元件,就能濾除了高頻干�,kobe iv。鐵氧體磁環(huán)或者磁珠博用于克制疑號(hào)線、電源線下的高頻濕擾以及尖峰干擾,它也具備吸取動(dòng)電擱電脈沖滋擾的本領(lǐng)�
使用片式磁珠仍是片式電感重要借在于現(xiàn)�(shí)�(yùn)用場(chǎng)所。在諧振電路中需要利用片式電感。而需要解除不必要的EMI噪聲�(shí),利用片式磁珠非的抉�。片式磁珠和片式電感的應(yīng)用處分:片式電感:射�(RF)和有線通信,信息技能設(shè)置裝備擺�(shè),雷�(dá)檢波�,汽�(chē)電子,nike zoom kobe 4,蜂窩德律風(fēng),覓吸機(jī),音頻裝�,PDAs(小我私家�(shù)字幫�),有線遠(yuǎn)控解�(tǒng)以及矮壓求電模塊�。片式磁珠:�(shí)鐘產(chǎn)生電路,摹擬電路和數(shù)字電路之間的濾波,I/O輸出/輸入�(nèi)部毗連器(好比串心,并�,kobe zoom iv,鍵�(pán),鼠�(biāo),遠(yuǎn)程電疑,�(dāng)?shù)鼐钟蚓W(wǎng)),射�(RF)電路和難蒙滋擾的邏輯�(shè)置裝備擺�(shè)之間,求電電路西濾除了高頻傳�(dǎo)濕擾,盤(pán)算機(jī),挨印機(jī),錄相機(jī)(VCRS),電視體系以及手提德律風(fēng)中的EMI噪聲遏止�
磁珠的單元是歐姆,由于磁珠的�(fù)位非根據(jù)它在某一頻率�(fā)生的阻抗回標(biāo)�(chēng)�,阻抗的雙位也是歐姆。磁珠的DATASHEET下一樣平常會(huì)供給頻率以及阻抗的特征直線圖,一樣平常以100MHz替尺度,好比是在100MHz頻率的時(shí)間磁珠的阻抗相稱(chēng)�1000歐姆。針�(duì)于咱們所要濾波的頻段需要選棄磁珠阻抗越小越��
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