共模電感和磁珠設計總結
發布時間:2018-07-20 責任編輯:wenwei
【導讀】共模電感(Common mode Choke),也叫共模扼流圈,是在一個閉合磁環上對稱繞製方向相反、匝數相同的線圈。理想的共模扼流圈對L(或N)與E之間的共模幹擾具有抑製作用,而對L與N之間存在的差模幹擾無電感抑製作用。
但(dan)實(shi)際(ji)線(xian)圈(quan)繞(rao)製(zhi)的(de)不(bu)完(wan)全(quan)對(dui)稱(cheng),會(hui)導(dao)致(zhi)差(cha)模(mo)漏(lou)電(dian)感(gan)的(de)產(chan)生(sheng)。信(xin)號(hao)電(dian)流(liu)或(huo)電(dian)源(yuan)電(dian)流(liu)在(zai)兩(liang)個(ge)繞(rao)組(zu)中(zhong)流(liu)過(guo)時(shi)方(fang)向(xiang)相(xiang)反(fan),產(chan)生(sheng)的(de)磁(ci)通(tong)量(liang)相(xiang)互(hu)抵(di)消(xiao),扼(e)流(liu)圈(quan)呈(cheng)現(xian)低(di)阻(zu)抗(kang)。共(gong)模(mo)噪(zao)聲(sheng)電(dian)流(liu)(包括地環路引起的騷擾電流,也處稱作縱向電流)流經兩個繞組時方向相同,產生的磁通量同向相加,扼流圈呈現高阻抗,從而起到抑製共模噪聲的作用。
共模電感實質上是一個雙向濾波器:yifangmianyaolvchuxinhaoxianshanggongmodianciganrao,lingyifangmianyouyaoyizhibenshenbuxiangwaifachudianciganrao,bimianyingxiangtongyidiancihuanjingxiaqitadianzishebeidezhengchanggongzuo。
gongmoeliuquankeyichuanshuchamoxinhao,zhiliuhepinlvhendidechamoxinhaodoukeyitongguo,erduiyugaopingongmozaoshengzechengxianhendadezukang,suoyitakeyiyonglaiyizhigongmodianliusaorao。
扼流圈一般用在電源線輸入端。
工作原理

共模電感扼流圈是開關電源、變頻器、UPS電源等設備中的一個重要部分。其工作原理:當工作電流流過兩個繞向相反線圈時,產生兩個相互抵消的磁場H1、H2,此ci時shi工gong作zuo電dian流liu主zhu要yao受shou線xian圈quan歐ou姆mu電dian阻zu以yi及ji可ke忽hu略lve不bu計ji的de工gong作zuo頻pin率lv下xia小xiao漏lou電dian感gan的de阻zu尼ni。如ru果guo有you幹gan擾rao信xin號hao流liu過guo線xian圈quan時shi,線xian圈quan即ji呈cheng現xian出chu高gao阻zu抗kang,產chan生sheng很hen強qiang的de阻zu尼ni效xiao果guo,達da到dao衰shuai減jian幹gan擾rao信xin號hao作zuo用yong。
共模電感的濾波電路,La和Lb就是共模電感線圈。這兩個線圈繞在同一鐵芯上,匝數和相位都相同(繞製反向)。這(zhe)樣(yang),當(dang)電(dian)路(lu)中(zhong)的(de)正(zheng)常(chang)電(dian)流(liu)流(liu)經(jing)共(gong)模(mo)電(dian)感(gan)時(shi),電(dian)流(liu)在(zai)同(tong)相(xiang)位(wei)繞(rao)製(zhi)的(de)電(dian)感(gan)線(xian)圈(quan)中(zhong)產(chan)生(sheng)反(fan)向(xiang)的(de)磁(ci)場(chang)而(er)相(xiang)互(hu)抵(di)消(xiao),此(ci)時(shi)正(zheng)常(chang)信(xin)號(hao)電(dian)流(liu)主(zhu)要(yao)受(shou)線(xian)圈(quan)電(dian)阻(zu)的(de)影(ying)響(xiang)(和少量因漏感造成的阻尼);當有共模電圖2 圖3liuliujingxianquanshi,youyugongmodianliudetongxiangxing,huizaixianquanneichanshengtongxiangdecichangerzengdaxianquandegankang,shixianquanbiaoxianweigaozukang,chanshengjiaoqiangdezunixiaoguo,yicishuaijiangongmodianliu,dadaolvbodemude。

事實上,將這個濾波電路一端接幹擾源,另一端接被幹擾設備,則La和C1,Lb和C2就構成兩組低通濾波器,可以使線路上的共模EMI信號被控製在很低的電平上。該電路既可以抑製外部的EMI信號傳入,又可以衰減線路自身工作時產生的EMI信號,能有效地降低EMI幹擾強度。
國內生產的一種小型共模電感,采用高頻之雜訊抑製對策,共模扼流線圈結構,訊號不衰減,體積小、使用方便,具有平衡度佳、使用方便、高品質等優點。廣泛使用在雙平衡調音裝置、多頻變壓器、阻抗變壓器、平衡及不平衡轉換變壓器。。。等。
還有一種共模濾波器電感/EMIlvboqidiangancaiyongtieyangticixin,shuangxianbingrao,zaxunyizhiduicejia,gaogongmozaoyinyizhihedichamozaoshengxinhaoyizhi,dichamozaoshengxinhaoyizhiganraoyuan,zaigaosuxinhaozhongnanyibianxing,tijixiao、具有平衡度佳、使用方便、高品質等優點。廣泛使用在抑製電子設備EMI噪音、個人電腦及外圍設備的 USB線路、DVC、STB的IEEE1394線路、液晶顯示麵板、低壓微分信號。。。等。
插入損耗特性

共模扼流圈插入損耗特性是由其在幹擾頻譜下的阻抗特性來衡量的。
當頻率範圍為0.01~1MHZ時,阻抗主要取決於線圈電感L。
當頻率範圍為1~10MHZ時,阻抗主要取決於繞組分布電容CK。
當頻率範圍為》10MHZ時,阻抗與繞組電容、主回路電感、漏電感和磁芯鐵損與銅損所組成的並聯電路有關(ZS為等效阻抗)。
共模扼流圈的應用
1.開關電源抑噪濾波器
2.電源線和信號線靜電噪音濾波器
3.變換器和超聲設備等輻射幹擾抑製器
漏感和差模電感
對(dui)理(li)想(xiang)的(de)電(dian)感(gan)模(mo)型(xing)而(er)言(yan),當(dang)線(xian)圈(quan)繞(rao)完(wan)後(hou),所(suo)有(you)磁(ci)通(tong)都(dou)集(ji)中(zhong)在(zai)線(xian)圈(quan)的(de)中(zhong)心(xin)內(nei)。但(dan)通(tong)常(chang)情(qing)況(kuang)下(xia)環(huan)形(xing)線(xian)圈(quan)不(bu)會(hui)繞(rao)滿(man)一(yi)周(zhou),或(huo)繞(rao)製(zhi)不(bu)緊(jin)密(mi),這(zhe)樣(yang)會(hui)引(yin)起(qi)磁(ci)通(tong)的(de)泄(xie)漏(lou)。共(gong)模(mo)電(dian)感(gan)有(you)兩(liang)個(ge)繞(rao)組(zu),其(qi)間(jian)有(you)相(xiang)當(dang)大(da)的(de)間(jian)隙(xi),這(zhe)樣(yang)就(jiu)會(hui)產(chan)生(sheng)磁(ci)通(tong)泄(xie)漏(lou),並(bing)形(xing)成(cheng)差(cha)模(mo)電(dian)感(gan)。因(yin)此(ci),共(gong)模(mo)電(dian)感(gan)一(yi)般(ban)也(ye)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)的(de)差(cha)模(mo)幹(gan)擾(rao)衰(shuai)減(jian)能(neng)力(li)。
在(zai)濾(lv)波(bo)器(qi)的(de)設(she)計(ji)中(zhong),我(wo)們(men)也(ye)可(ke)以(yi)利(li)用(yong)漏(lou)感(gan)。如(ru)在(zai)普(pu)通(tong)的(de)濾(lv)波(bo)器(qi)中(zhong),僅(jin)安(an)裝(zhuang)一(yi)個(ge)共(gong)模(mo)電(dian)感(gan),利(li)用(yong)共(gong)模(mo)電(dian)感(gan)的(de)漏(lou)感(gan)產(chan)生(sheng)適(shi)量(liang)的(de)差(cha)模(mo)電(dian)感(gan),起(qi)到(dao)對(dui)差(cha)模(mo)電(dian)流(liu)的(de)抑(yi)製(zhi)作(zuo)用(yong)。有(you)時(shi),還(hai)要(yao)人(ren)為(wei)增(zeng)加(jia)共(gong)模(mo)扼(e)流(liu)圈(quan)的(de)漏(lou)電(dian)感(gan),提(ti)高(gao)差(cha)模(mo)電(dian)感(gan)量(liang),以(yi)達(da)到(dao)更(geng)好(hao)的(de)濾(lv)波(bo)效(xiao)果(guo)。
磁珠
磁珠專用於抑製信號線、電源線上的高頻噪聲和尖峰幹擾,還具有吸收靜電脈衝的能力。磁珠是用來吸收超高頻信號,一些RF電路,PLL,振蕩電路,含超高頻存儲器電路(DDR SDRAM,RAMBUS等)都需要在電源輸入部分加磁珠,而電感是一種蓄能元件,用在LC振蕩電路,中低頻的濾波電路等,其應用頻率範圍很少超過錯50MHZ。
磁珠的功能主要是消除存在於傳輸線結構(電路)中的RF噪聲,RF能量是疊加在直流傳輸電平上的交流正弦波成分,直流成分是需要的有用信號,而射頻RF能量卻是無用的電磁幹擾沿著線路傳輸和輻射(EMI)。
要消除這些不需要的信號能量,使用片式磁珠扮演高頻電阻的角色(衰減器),該器件允許直流信號通過,而濾除交流信號。通常高頻信號為30MHz以上,然而,低頻信號也會受到片式磁珠的影響。
磁ci珠zhu的de單dan位wei是shi歐ou姆mu,而er不bu是shi亨heng特te,這zhe一yi點dian要yao特te別bie注zhu意yi。因yin為wei磁ci珠zhu的de單dan位wei是shi按an照zhao它ta在zai某mou一yi頻pin率lv產chan生sheng的de阻zu抗kang來lai標biao稱cheng的de,阻zu抗kang的de單dan位wei也ye是shi歐ou姆mu。磁ci珠zhu的deDATASHEET上一般會提供頻率和阻抗的特性曲線圖,一般以100MHz為標準,比如1000R@100MHz,意思就是在100MHz頻率的時候磁珠的阻抗相當於600歐姆。
要正確的選擇磁珠,必須注意以下幾點:
1、不需要的信號的頻率範圍為多少;
2、噪聲源是誰;
3、需要多大的噪聲衰減;
4、環境條件是什麼(溫度,直流電壓,結構強度);
5、電路和負載阻抗是多少;
6、是否有空間在PCB板上放置磁珠。
磁(ci)珠(zhu)的(de)等(deng)效(xiao)電(dian)路(lu)相(xiang)當(dang)於(yu)帶(dai)阻(zu)限(xian)波(bo)器(qi),隻(zhi)對(dui)某(mou)個(ge)頻(pin)點(dian)的(de)噪(zao)聲(sheng)有(you)顯(xian)著(zhu)抑(yi)製(zhi)作(zuo)用(yong),使(shi)用(yong)時(shi)需(xu)要(yao)預(yu)先(xian)估(gu)計(ji)噪(zao)點(dian)頻(pin)率(lv),以(yi)便(bian)選(xuan)用(yong)適(shi)當(dang)型(xing)號(hao)。對(dui)於(yu)頻(pin)率(lv)不(bu)確(que)定(ding)或(huo)無(wu)法(fa)預(yu)知(zhi)的(de)情(qing)況(kuang),磁(ci)珠(zhu)不(bu)合(he)適(shi)。
前(qian)三(san)條(tiao)通(tong)過(guo)觀(guan)察(cha)廠(chang)家(jia)提(ti)供(gong)的(de)阻(zu)抗(kang)頻(pin)率(lv)曲(qu)線(xian)就(jiu)可(ke)以(yi)判(pan)斷(duan)。在(zai)阻(zu)抗(kang)曲(qu)線(xian)中(zhong)三(san)條(tiao)曲(qu)線(xian)都(dou)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao),即(ji)電(dian)阻(zu),感(gan)抗(kang)和(he)總(zong)阻(zu)抗(kang)。最(zui)大(da)阻(zu)抗(kang)而(er)在(zai)低(di)頻(pin)和(he)直(zhi)流(liu)下(xia)信(xin)號(hao)衰(shuai)減(jian)盡(jin)量(liang)小(xiao)的(de)磁(ci)珠(zhu)型(xing)號(hao)。 pianshicizhuzaiguodadezhiliudianyaxia,zukangtexinghuishoudaoyingxiang,lingwai,ruguogongzuowenshengguogao,huozhewaibucichangguoda,cizhudezukangdouhuishoudaobulideyingxiang。

磁珠與電感
使用片式磁珠還是片式電感主要還在於應用。在諧振電路中需要使用片式電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時,使用片式磁珠是最佳的選擇。對於模、數混合的PCB板,模、數、地建議分開,最後再同點接地,如用0歐電阻連接。
電感是儲能元件,而磁珠是能量轉換(消耗)器件,射頻幹擾以熱量的形式被消耗掉,達到EMC的目的,常用於信號線和電源線入口,抑製高頻幹擾和尖峰幹擾。電感多用於電源濾波回路,側重於抑止傳導性幹擾;磁珠多用於信號回路,主要用於EMI方麵,抑製電磁輻射幹擾。磁珠用來吸收超高頻信號,像一些RF電路,PLL,振蕩電路,含超高頻存儲器電路(DDR,SDRAM,RAMBUS等)都需要在電源輸入部分加磁珠,而電感是一種儲能元件,用在LC振蕩電路、中低頻的濾波電路等,其應用頻率範圍很少超過50MHz。
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