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混成式共模电感的原理及功能讲解?

返回列表文章来源: 作者: 浏览:- 发表时间:2019-07-23 11:59 【

  混成式共模电感的原理及功能讲解?岑科电感小编今天就给各位厂家们解开这个谜团!

  EMI抑制方案有许多组合,包括滤波器组合、变压器绕线安排,甚至PCB布局。本文提供一种结合共模电感与差模电感的磁混成,称之为混成式共模电感器。不仅保留共模电感的高阻抗特性,同时利用其很高漏电感当成差模电感用。不仅可以缩小体积节省滤波器成本,更提供了工程师快速解决传导型EMI 问题的方法。

一、混成式共模电感的原理与功能:
  在常规单级EMI 滤波器电路中,如图一,有共模噪声滤波器 (LCM、CY1与CY2) 与差模噪声滤波器 (LDM、CX1与CX2) 分别形成”LC滤波器”衰减共模与差模噪声。共模电感通常以高导磁锰锌 (Mn-Zn) 铁氧体 (Ferrite) 制成,电感值可达1~50mH。共模电感器,如图二,由于绕线极性安排,虽然两组线圈分别流过负载电流,但铁芯内部磁力线互相抵消,一般不存在铁芯饱和的问题。常用的铁芯有环型 (Toroidal)、UU型 (UU-9.8、UU-10.5等)、ET型与UT型,如图三。为了获得足够的共模电感值,要尽量让两组线圈的耦合达到最好,所以多采用施工成本较高的环型或一体成型电感的ET与UT 铁芯。
二、共模滤波器(a)环型(b)ET型(c)UU型(d)UT型:

  从共模电感的工作原理与等效电路来看,如图四所示,双绕组的共模电感虽然有很好的耦合,但是还是存在漏电感,漏电感就是由漏磁通造成。这个漏电感在等效上串联在电路上,功能上与差模电感无异。所以可以说,共模电感器的漏电感可以利用来做为差模滤波器。然而如图三所示的共模电感器,由于机械结构的关系,其漏电感都很小,约莫在数mH到100mH。如果要得到更大的漏电感,只有增加匝数一途,如此一来,线径变细,电流耐受降低。要改善只有增加铁芯尺寸,当然也增加了滤波器的体积与成本。许多要求极高共模电感的应用,其实不在滤除共模噪声,而是要得到较大的漏电感当差模滤波器用,只是许多工程师不甚清楚罢了。

 

共模电感

三、共模电感器的等效模型:

  为了增加共模电感的漏电感,特殊的铁芯结构与绕线方法称为混成式共模电感器 (Integrated Common-mode Choke) 或者称混成共模电感器 (Hybrid Common-mode Choke),如图五所示。这样的结构,不仅可以保留共模电感量以充分滤除共模噪声,而且其漏电感形成的差模电感可以高达数百mH,配合适当的X电容,可以有效的滤除中低频段 (150kHz~3MHz) 的差模信号。实验证明混成式共模电感器不仅具有很好的滤波特性,低成本与小体积更是最大的优点。
四、立式与卧式混成式共模电感器

1、主要的电气参数
  混成式共模电感器除保留了常规的共模电感器的规格外,还兼具差模电感的特性。一般除了用共模与差模电感量标示外,还要以以下参数来规范。

共模滤波器

(1)共模阻抗 (Common-mode Impedance, ZCM) :

  相较于电源阻抗稳定网络 (Line Impedance Stabilization Network, LISN)的高频等效电阻 (共模为25W),滤波用的共模阻抗越大越好。除了铁芯材质外,绕线的方法(槽数)更影响高频阻抗的高低。图六为共模阻抗的量测法,图七为ASU-1200系列共模阻抗特性图。由于绕线的层间杂散电容 (Stray Capacitance, CS) 存在,高频时将变为电容性;CS越小越好。
(2)共模电感 (Common-mode Inductance, LCM) :

  传统上,习惯以外加测试电压 (VOSC)与频率来规范共模电感。依铁芯材料特色,共模电感以VOSC = 1Vac @100kHz 量测较为稳定。

(3)差模阻抗 (Differential-mode Impedance, ZDM) :

  同样的,量测等效差模阻抗的方法如图八所示,用差模阻抗特性图 (如图九)来定义差模滤波的效能;相较于LISN 的等效电阻100W,差模阻抗也是越大越好。当然高频时一样会变成电容性,但只要阻抗够大,一样有滤波的效果。

  混成式共模电感的原理及功能大概就是以上这些知识?如果您喜欢的话,欢迎关注我们:岑科电感

 

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