共模電感參數(shù)選,取共模電感實(shí)質(zhì)上是一個(gè)雙向?yàn)V波器:一方面要濾除信號(hào)線上共模電磁干擾,另一方面又要抑制本身不向外發(fā)出電磁干擾,避免影響同一電磁環(huán)境下其他電子設(shè)備的正常工作。
共模電感是一個(gè)以鐵氧體等為磁芯的共模干擾抑制器件,它由兩個(gè)尺寸相同,匝數(shù)相同的線圈對(duì)稱地繞制在同一個(gè)鐵氧體環(huán)形磁芯上,線圈的繞制方向相反,形成一個(gè)四端器件。當(dāng)兩線圈中流過差模電流時(shí),產(chǎn)生兩個(gè)相互抵消的磁場(chǎng)H1、H2,此時(shí)工作電流主要受線圈歐姆電阻以及可以忽略不計(jì)的工作頻率下小漏感的阻尼,所以差模信號(hào)可以無衰減地通過,如上圖所示;而當(dāng)流過共模電流時(shí),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(duì)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(hào),而對(duì)線路正常傳輸?shù)牟钅P盘?hào)無影響。
共模電感參數(shù)選取
電感量L:電感元件自感應(yīng)能力的一種物理量 -允許偏差 電感量的允許偏差
感抗:電感對(duì)交流電流阻礙作用的大小
品質(zhì)因數(shù):線圈質(zhì)量的一個(gè)物理量 ,這個(gè)要看產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求,線圈的Q值越高,回路損耗越小
分布電容:線圈的匝與匝,線圈與屏蔽罩間,線圈與底版間存在的電容稱為分布電容,分布電容的存在使線圈的Q值減小,穩(wěn)定性變差 -直流阻抗 電感的直流阻抗
額定電流:允許長(zhǎng)時(shí)間通過的電感元件的直流電感值
為便攜式電源應(yīng)用選擇電感,需要考慮的最重要的三點(diǎn)是:尺寸大小、尺寸大小,第三還是尺寸大小。移動(dòng)電話的電路板面積十分緊俏珍貴,隨著MP3 播放器、電視和視頻等各種功能被增加到電話中時(shí),尤其如此。功能增加也將增加電池的電流消耗量。因此,以前一直由線性調(diào)節(jié)器供電或直接連接到電池上的模塊需要效率更高的解決方案。實(shí)現(xiàn)更高效率解決方案的第一步是采用磁性降壓轉(zhuǎn)換器。正如其名稱所暗示的,這時(shí)需要一個(gè)電感。
共模電感參數(shù)選取,電感的主要規(guī)格除尺寸大小外,還有開關(guān)頻率下的電感值、線圈的直流阻抗(DCR)、額定飽和電流、額定rms 電流、交流阻抗(ESR)以及Q 因子。根據(jù)應(yīng)用的不同,電感類型的選擇¯¯屏蔽式或非屏蔽式也是很重要的。類似于電容中的直流偏置,廠商A 的2.2ìH 電感可能與廠商B 的完全不同。在相關(guān)溫度范圍內(nèi)電感值與直流電流的關(guān)系是一條非常重要的曲線,必需向廠商索取。在這條曲線上可以查到額定飽和電流(ISAT)。ISAT 一般定義為電感值降量為額定值的30%時(shí)的直流電流。某些電感生產(chǎn)商沒有規(guī)定ISAT。他們可能之給出了溫度高于環(huán)境溫度40 ℃ 時(shí)的直流電流。DCR 引起傳導(dǎo)損耗,在輸出電流較高時(shí)影響效率。ESR 隨工作頻率的提高而增加,在輸出電流較小時(shí)影響占主導(dǎo)地位的開關(guān)損耗。ESR 與Q 因子成正比。相同頻率下,低ESR 電感的Q 因子更高。
在電感滿足所有其它規(guī)格時(shí),為什么系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員還應(yīng)考慮ESR 和Q 因子呢?當(dāng)開關(guān)頻率超過2MHz 時(shí),必需格外關(guān)注電感的交流損耗。規(guī)格說明書中列出比較的不同廠商的電感的ISAT 和DCR 在開關(guān)頻率下可能有極為不同的交流阻抗,導(dǎo)致輕負(fù)載下顯著的效率差異。這一點(diǎn)對(duì)提高便攜式電源系統(tǒng)中電池的壽命至為重要,因?yàn)橄到y(tǒng)大部分的時(shí)間是處于睡眠、待機(jī)或低功率模式下的。由于電感生產(chǎn)廠商很少提供ESR 和Q 因子信息,設(shè)計(jì)人員應(yīng)該主動(dòng)向他們索取。廠商給出的電感與電流關(guān)系也往往只限于25℃,故應(yīng)該索取工作溫度范圍內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)。最壞情況一般是85℃。給出了各種電感的交流阻抗與頻率的關(guān)系。
共模電感的寄生參數(shù)效應(yīng)
共模電感廣泛應(yīng)用于EMI濾波器中,對(duì)抑制傳導(dǎo)干擾具有重要作用。然而,由于共模電感的寄生參數(shù)效應(yīng),使得濾波器的高頻濾波性能變差,如濾波器的插入損耗減小,可用頻帶變窄,無法在傳導(dǎo)干擾考慮的0.15~30MHz范圍內(nèi)正常工作。共模電感的寄生參數(shù)主要有導(dǎo)線和磁芯損耗(磁損),以及繞組的寄生電容。其中磁損由渦流損耗、磁滯損耗以及剩余損耗組成,影響磁損的因素很多,有頻率、磁感應(yīng)強(qiáng)度、溫度、波形等,因而磁芯損耗是非線性的;共模電感的寄生電容即為繞組匝與匝、匝與地、匝與磁芯、繞組與繞組間的電容。通過適當(dāng)簡(jiǎn)化鐵氧體磁芯損耗,將非線性的磁芯損耗用一個(gè)與頻率相關(guān)的電阻元件等效;通過阻抗測(cè)量來提取共模電感的寄生電容和共模電感的漏感,可建立了考慮寄生參數(shù)的共模電感集中參數(shù)模型。
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