共模電感淺談

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1、共模電感淺談存儲與多媒體產(chǎn)品線彭浩版本歷史I冃錄1.共模電感簡介器.32.共模電感用于EMI濾波42.12.22.32.4噪聲測量方法.4濾波器電路結(jié)構(gòu)分析4濾波器元器件參數(shù)計算6共模電感的差模電感7數(shù)93.13.23.3寄生電容Cl、C29電感LLK、LC??…11等效電阻RC、RW114.磁芯材料與共模電感磁芯選型124.14.24.3鐵氧體磁-4-H心12磁粉芯與高磁通磁粉芯12共模電感磁芯選型135.共模電感的設(shè)計流控15II1.共模電感簡介共模電感，也叫扼流圈，常用在開關(guān)電源中過濾共模的電磁干擾信號。共模電感是一個以鐵氧體等為磁芯的共模干擾抑制器件，它由

2、兩個尺寸相同，匝數(shù)相同的線圈對稱地繞制在同一個鐵氧體環(huán)形磁芯上，線圈的繞制方向相反，形成一個四端器件。當(dāng)兩線圈中流過差模電流時，產(chǎn)生兩個相互抵消的磁場Hl、H2,此時工作電流主要受線圈歐姆電阻以及可以忽略不計的工作頻率下小漏感的阻尼，所以差模信號可以無衰減地通過，如圖所示；而當(dāng)流過共模電流時，磁環(huán)中的磁通相互疊加，從而具有相當(dāng)大的電感量，線圈即呈現(xiàn)出高阻抗,產(chǎn)生很強(qiáng)的阻尼效果，達(dá)到對共模電流的抑制作用。因此共模電感在平衡線路中能有效地抑制共模干擾信號，而對線路正常傳輸?shù)牟钅Ｐ盘枱o影響。圖差模信號通過共模線圈，共15頁深圳市普聯(lián)技術(shù)有限公司版權(quán)所有2.共模電感用于E

3、MI濾波器對理想的電感模型而言，當(dāng)線繞完后，所有磁通都集中在線圈的中心內(nèi)。但通常情況下環(huán)形線圈不會繞滿一周，或繞制不緊密，這樣會引起磁通的泄漏。共模電感有兩個繞組，其間有相當(dāng)大的間隙,這樣就會產(chǎn)生磁通泄漏，并形成差模電感，因而共模電感對差模噪聲也有抑制作用。實(shí)際應(yīng)用中，共模電感常和X電容、Y電容組成EMI濾波器，濾除差模噪聲和共模噪聲。2.1噪聲測量方法圖2-1所示為典型的噪聲測量結(jié)構(gòu)圖，噪聲的測量主要通過LISN來實(shí)現(xiàn)。LISN是指線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)，是傳導(dǎo)型噪聲測量的重要工具。圖2-1噪聲測量結(jié)構(gòu)圖其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2?1中虛線框內(nèi)所示,高頻時，電感相當(dāng)于斷路，電容

4、短路，低頻時相反。LISN的作用為隔離待測試的設(shè)備和輸入電源，濾除由輸入電源線引入的噪聲及干擾，并且在50Q電阻上提取噪聲的相應(yīng)信號值送到接收機(jī)進(jìn)行分析。共模負(fù)載阻抗為25Q,差模負(fù)載阻抗為100Q,測量到的噪聲電壓如式(2-1)(2-2)所示：VL?25?lcm?50?ldm(2-1)VN?25?lcm?50?ldm(2-2)VL掃描和VN掃描分別都要求滿足限值要求。2.2濾波器電路結(jié)構(gòu)分析由X電容、共模電感和Y電容組成的濾波器如圖2?2所示：，共15頁深圳市普聯(lián)技術(shù)有限公司版權(quán)所有圖2-2EMI濾波器電路圖2.2.1共模等效電路圖2-3為濾波器的共模等效電路圖

5、，由于CX對于共模噪聲不起作用，故將其略去，并且以接地點(diǎn)G為對稱點(diǎn)將電路對折。其等效共模電感量為LC,兩個CY的等效電容值因并聯(lián)變成原先的兩倍，LISN提供的兩個50Q的電阻負(fù)載也并聯(lián)成為25Q的等效負(fù)載。這個25Q的等效負(fù)載阻抗可以看作濾波器的負(fù)載阻抗，其值相對較小，而通常情況下共模噪聲源阻抗ZCM一般較大，在滿足1??ZCM和2?CY?LC??25?的條件下，阻抗失配極大化，從而濾波器對于共模噪聲的插入損耗也盡可能大。圖2-3共模等效電路圖容易看出此等效電路為LC二階低通濾波電路，其轉(zhuǎn)折頻率為fRCM?l(2-3)2?LC?2CY其插入損耗隨著噪聲頻率以40d

6、B/dec的斜率增加。，共15頁深圳市普聯(lián)技術(shù)有限公司版權(quán)所有2.2.2差模等效電路與上面共模等效電路分析的方法相類似，等效差模電感量為2LD,LISN提供的兩個50Q的電阻負(fù)載也串連成為100Q的負(fù)載阻抗。兩個CY的等效電容值因串聯(lián)變?yōu)樵瓉淼囊话耄捎诓钅Ｔ肼曉醋杩筞CM一般較小，通常滿足圖，如圖2?4所示。2??ZDM,因此可將Y電容忽略。由此得到簡化的差模等效電路?CY圖2-4差模等效電路圖在滿足?LD??ZDM和1??100?的條件下，阻抗失配極大化，濾波器對于差模噪聲的插入?CX損耗也盡可能大。與共模等效電路一樣，這也是LC二階低通濾波電路，其轉(zhuǎn)折頻率

7、為：fRCM?l(2-4)2?LD?CX其插入損耗隨著噪聲頻率也是以40dB/dec的斜率增加。2.3濾波器元器件參數(shù)計算基于以上的分析，可以計算相應(yīng)的濾波器元器件參數(shù)。首先根據(jù)測得的原始共模與差模噪聲，決定需要衰減的噪聲頻率段與衰減量,求得共差模濾波器的轉(zhuǎn)折頻率，然后計算濾波器各個元件的參數(shù)。在計算元件參數(shù)時，應(yīng)該注意，由于濾波器電感電容值越大，其轉(zhuǎn)折頻率越低，對噪聲的抑制效果越好，但同時成本和體積也相應(yīng)增加。而且由材料特性可知，當(dāng)電感電容值越大時，可持續(xù)抑制噪聲的頻率范圍也相對變窄，因此其值不可以取得無限大?？紤]到電容對于體積的影響較電感小，而且市場上出售的電

8、容器都有固