目录
1 共模电感的工作原理
2 核心参数解读
2.1 电气参数
2.2 阻抗特性
共模电感(Common mode Choke),也叫共模扼流圈,是在一个闭合磁环上对称绕制方向相反、匝数雷同的线圈。抱负的共模扼流圈对L(或N)与E之间的共模干扰具有抑制作用,而对L与N之间存在的差模干扰无电感抑制作用。但现实线圈绕制的不完全对称会导致差模漏电感的产生。
1 共模电感的工作原理
这里对共模电感进行简要先容,后续会会共模滤波器构成EMI滤波器做详细分析。
共模电感实质上是一个双向滤波器:一方面要滤除信号线上共模电磁干扰,另一方面又要抑制本身不向外发出电磁干扰,制止影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。共模扼流圈可以传输差模信号,直流和频率很低的差模信号都可以通过,而对于高频共模噪声则出现很大的阻抗,发挥了一个阻抗器的作用,以是它可以用来抑制共模电流骚扰。
如图1所示,电流在两个绕组中流过时方向相反,产生的磁通量相互抵消,扼流圈出现低阻抗。因此共模电感对差模电流影响很小,几乎无阻抗。
图1 差模电流流过共模电感
图1 差模电流流过共模电感
如图2所示,共模噪声电流(包罗地环路引起的骚扰电流,也处称作纵向电流)流经两个绕组时方向雷同,产生的磁通量同向相加,对共模信号扼流圈出现高阻抗,从而起到抑制共模噪声的作用。
图2 共模电流共模电感
2核心参数解读
本文以TDK的ACT系列的共模电感为例解说共模电感的参数。
2.1 电气参数
ACT系列的共模电感参数如图3所示。
共模阻抗:表现对共模噪声的抑制能力,下图所示是指在特定频率下的阻抗。
共模电感:共模电感本身就是一个电感肯定存在一个电感值,通常共模电感不会单独使用,会与电容构成LC滤波器。
浮游电感(Stray Inductance):寄生电感、杂散电感
直流电阻:指共模电感绕组在直流条件下的导线电阻,是衡量绕组铜损的核心参数,单位为欧姆(Ω)。
绝缘电阻:指共模电感绕组之间或绕组与磁芯/外壳之间的直流电阻,用于衡量电气隔离性能,单位通常为MΩ或GΩ。
额定电压:为该器件连续工作时的电压值
图3 ACT系列的共模电感电气参数
2.2 阻抗特性
与普通电感、电容类似,共模电感在不同频率下的信号的阻抗不同。需要留意的是,共模电感阻抗特性曲线分两类。
一类是对共模信号的的阻抗曲线,如图4中Common mode所示。在现实选型时需要根据共模噪声的频率选择电感,最好是共模干扰频率对应共模电感的最大阻抗。
另一类是对差模模信号的的阻抗曲线,前面讲过现实线圈绕制的不完全对称会导致差模漏电感的产生。这个差模电感对我们来书未必是一件坏事,通过下图对比可知,共模阻抗弘大于差模阻抗。
图4 ACT系列的共模电感阻抗特性
2.3磁芯质料
共模电感的小型化依赖符合的磁芯材质。 磁芯材质的选择是共模电感设计的关键之一。在数据手册中没有先容这一部分。
一下是从网上搜索到的关于磁芯对共模电感的影响。
锰锌铁氧体是常见的选择,具有较高的磁导率。镍锌铁氧体也用于共模电感磁芯,适用高频环境。非晶态合金材质磁芯,能提供精彩的磁性能。硅钢片材质在某些共模电感中有所应用。铁粉芯材质磁芯,成本相对较低。铁硅铝材质具有较好的稳定性和低损耗特点。磁芯材质影响共模电感的电感量巨细。不同磁芯材质对共模电感的工作频率有影响。
坡莫合金材质的磁芯,磁导率很高。铁镍钼材质磁芯常用于高端共模电感。铁氧体磁芯材质的温度稳定性值得关注。纳米晶材质的磁芯在一些特殊场所表现优秀。磁芯材质决定共模电感的抗干扰能力强弱。有些共模电感接纳钴基非晶材质磁芯。磁芯材质的选择要考虑共模电感的使用场景。铁基非晶材质的磁芯能低落电感体积。高频下,某些磁芯材质的损耗会增加。不同磁芯材质的饱和磁通密度不一样。
磁芯材质还会影响共模电感的体积巨细。高性能的共模电感大概接纳复合磁芯材质。软磁铁氧体材质磁芯在中低频表现不错。磁芯材质的导磁率直接关系电感性能。共模电感对磁芯材质的矫顽力有要求。有些磁芯材质适合大电流工作环境。磁芯材质的电阻率影响电感的发热情况。磁芯材质的硬度也是一个考虑因素。高磁导率磁芯材质能减小电感匝数。低磁导率磁芯材质大概增加绕线难度。
磁芯材质的居里温度会影响电感工作范围。磁芯材质的耐腐蚀性需要考虑。某些磁芯材质具有良好的机械强度。磁芯材质的磁滞回线特性影响电感结果。共模电感的稳定性和磁芯材质紧密干系。磁芯材质的电磁兼容性影响电感使用。不同厂家的磁芯材质质量大概有差异。磁芯材质的颜色不肯定反映其性能。优质磁芯材质能提高共模电感的可靠性。磁芯材质的制造工艺影响其性能。有些磁芯材质容易获得,成本较低。
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