共模扼流線圈的主要性能和選擇標(biāo)準(zhǔn)

雖然全球碳中和努力正在加速，但汽車市場中BEV和PHEV的增長速度也在迅速加快。2020年，電動汽車占全球銷量的3%。一些官方出版物估計，到15年將增長到2025%，到39年將增長到2030%，到66年將增長到2035%。

因此，電氣元件在汽車應(yīng)用中的使用正在增加，這導(dǎo)致ECE R10（2011年首次發(fā)布的聯(lián)合國EMC法規(guī)）中的應(yīng)用范圍擴(kuò)大。因此，針對汽車產(chǎn)品的EMC措施已成為必須的。

共模扼流線圈的基本原理

磁通量：

當(dāng)電流流過磁芯時，通過線圈產(chǎn)生磁通量。

圖1

共模扼流線圈有兩根纏繞的導(dǎo)線，使信號電流的磁通相互抵消，共模電流相互加強(qiáng)磁通。共模線圈的優(yōu)點是它們消除了共模噪聲，而不會影響電源和信號線。此外，元件產(chǎn)生的漏磁通也有助于消除差模噪聲。共模扼流線圈的性能主要取決于磁性材料。所需頻率點的阻抗越高，噪聲抑制越有效。居里溫度（Tc）也應(yīng)與操作環(huán)境一起檢查。

磁性材料的電感和性能的理論公式：

環(huán)形磁芯電感的理論公式如下所示（圖2）。根據(jù)該公式，磁導(dǎo)率越大，電感越高（圖3）。然而，磁導(dǎo)率越高，材料飽和越快，因此根據(jù)噪聲抑制的頻段選擇磁芯材料至關(guān)重要。

圖2

圖3 –磁導(dǎo)率與頻率的關(guān)系

磁性材料的溫度特性：

溫度特性在共模扼流線圈的選擇中也很重要。圖4顯示了磁導(dǎo)率與溫度之間的關(guān)系。

圖 4 – 滲透率與溫度的關(guān)系

磁導(dǎo)率下降點周圍是磁芯的耐熱溫度，稱為Tc。KEMET SCR-XV 系列使用高磁導(dǎo)率 S15H 材料 （Tc 》120°C） 實現(xiàn)高電感，SCT-XV 系列使用高耐熱性 7HT 材料 （Tc 》180°C），可根據(jù)用途進(jìn)行選擇。

絕緣結(jié)構(gòu)

這些 SCR-XV 和 SCT-XV 系列使用高 CTI 性能塑料作為絕緣外殼，以確保 5 mm 的絕緣距離。因此，它實現(xiàn)了業(yè)界最高的額定電壓 1，000 V，可用于 BEV 和 PHEV 系統(tǒng)中的更高電壓應(yīng)用。

圖5

爬電距離可避免因基于IEC60664-1的跟蹤而發(fā)生故障：

表1

污染程度：2

僅發(fā)生非導(dǎo)電污染，但偶爾會因冷凝而產(chǎn)生暫時的導(dǎo)電性。

材料組： I. 600 ≤ CTI（比較漏電起痕指數(shù)）

爬電距離：

5，00 V 時為 1.000

mm

EMI 濾波器配置和衰減性能

EMI濾波器由扼流線圈和電容器組成。在許多情況下，使用共模扼流線圈和電容器的多種組合。根據(jù)EMI對策頻率點將它們組合成適當(dāng)?shù)呐渲梅浅Ｖ匾１竟?jié)將介紹衰減性能如何根據(jù)公共扼流線圈和電容器的組合方式而變化。

EMI濾波器的基本結(jié)構(gòu)和作用元件：

圖6中的EMI濾波器配置是共模和差模衰減的二階配置，使用共模扼流圈和X、Y級安全電容。KEMET 產(chǎn)品用于模擬此配置，由此產(chǎn)生的衰減特性如圖 7 和圖 8 所示。

元件值： CMC： SCR25XV-150-1R6A010JV （15 A， 1 mH） Cx： R475N3330CK01M （0.33 μF） Ccy：

P295BE471M500C （470 pF）

圖6

– 共模衰減： CMC（Lc）-Cy

– 差模衰減： CMC（Ln*）-Cx

* Ln = 漏感

圖7

圖8

接下來，讓我們看看當(dāng)使用兩個共模扼流線圈時，基于電容器位置的衰減性能差異。電路中引入了一個額外的共模扼流圈，并仿真了圖9所示的配置。衰減特性如圖10和圖11所示。具有兩個共模扼流圈的配置 – 1：CMC1-CMC2-Cx & Cy：

圖9

共模衰減： CMC1（Lc）-CMC2（Lc）-Cy

差模衰減： CMC1（Ln）-CMC2（Ln）-Cx 元件值： CMC1： SCR25XV-150-1R6A010JV （15 A， 1 mH） CMC2： SCR25XV-150-1R6A010JV （15 A， 1 mH） Cx

：

R475N3330CK01M （0.33 μF） C： P295BE471M500C （470 pF）

圖10

圖11

由于CMC組件的增加，衰減性能有所改善，這略有效果。但是，這仍然是二階噪聲濾波器配置。

然后重新排列濾波電路，仿真圖12所示的配置。具有兩個共模扼流圈-2的配置：CMC1-Cx和Cy-CMC2：

圖12

共模衰減： CMC1（Lc）-Cy-CMC2（Lc） 差模衰減： CMC1（Ln）-Cx-CMC2（Ln）

元件值： CMC1： SCR25XV-150-1R6A010JV （15 A， 1 mH） Cx： R475N3330CK01M （0.33 μF） Ccy： P295BE471M500C （470 pF） CMC2：

SCR25XV-150-1R6A010JV （15 A， 1 mH）

圖13

圖14

更改組件的配置會產(chǎn)生三階噪聲濾波器。圖13和圖14顯示了使用此配置得到的衰減性能。

當(dāng)我們將這種性能與以前的濾波器配置（圖15和16）進(jìn)行比較時，與以前的濾波器配置相比，衰減性能在很寬的頻率范圍內(nèi)得到了改善。

圖15

圖16

如上所述，衰減性能根據(jù)共模扼流線圈和濾波器內(nèi)電容器的位置而有很大差異。因此，元素的配置至關(guān)重要。

SCR-XV 和 SCT-XV 系列規(guī)格

如上所述，可以在芯材S15H（SCR-XV）和7HT（SCT-XV）之間進(jìn)行選擇。可用的磁芯尺寸在水平和垂直方向上均為 19、25 和 29 mm。該系列的額定電壓為 1，000 V，額定電流高達(dá) 35 A。

總結(jié)

隨著汽車市場中BEV和PHEV的增加，需要更高電壓的組件。

顯著的優(yōu)點是：

? SCR-XV 的高電感 ? SCT-XV 的高耐熱性 ? 額定電壓高達(dá) 1，000 V

? 額定電流從 5 A 到 35 A

? 完全符合 AEC Q200 標(biāo)準(zhǔn)

審核編輯：郭婷