搞懂共模電感這三點(diǎn)！資料下載

電感器作為磁性元件的重要組成部分，被廣泛應(yīng)用于電力電子線路中。尤其在電源電路中更是不可或缺的部分。如工業(yè)控制設(shè)備中的電磁繼電器，電力系統(tǒng)之電功計(jì)量表（電度表）。開關(guān)電源設(shè)備輸入和輸出端的濾波器，電視接收與發(fā)射端之調(diào)諧器等等均離不開電感器。電感器在電子線路中主要的作用有：儲(chǔ)能、濾波、扼流、諧振等。在電源電路中，由于電路處理的均是大電流或高電壓的能量傳遞，故電感器多為“功率型”電感。正是因?yàn)?a target='_blank' class='arckwlink_none'>功率電感不同于小信號(hào)處理電感，在設(shè)計(jì)時(shí)因開關(guān)電源的拓?fù)浞绞讲灰粯?，設(shè)計(jì)方式也就各有要求，造成設(shè)計(jì)的困難。當(dāng)前電源電路中的電感器主要用于濾波、儲(chǔ)能、能量傳遞以及功率因數(shù)校正等。電感器設(shè)計(jì)涵蓋了電磁理論，磁性材料以及安規(guī)等諸多方面的知識(shí)，設(shè)計(jì)者需對(duì)工作情況和相關(guān)參數(shù)要求（如：電流、電壓、頻率、溫升、材料特性等）有清楚了解以作出最合理的設(shè)計(jì)。 電感器的分類 電感器以其應(yīng)用環(huán)境、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、形狀、用途等可分為不同種類，通常電感器設(shè)計(jì)是以用途及應(yīng)用環(huán)境作為出發(fā)點(diǎn)而開始的。在開關(guān)電源中以其用途不同，電感器可分為： 共模濾波電感器（Common Mode Choke） 常模濾波電感器（Normal Mode Choke） 功率因數(shù)校正電感（Power Factor Correction - PFC Choke） 交鏈耦合電感器（Coupler Choke） 儲(chǔ)能平波電感（Smooth Choke） 磁放大器線圈（MAG AMP Coil） 共模濾波電感器因要求兩線圈具有相同的電感值，相同的阻抗等，故該類電感均采用對(duì)稱性設(shè)計(jì)，其形狀多為TOROID、UU、ET等形狀。 共模電感的工作原理 共模濾波電感器又稱共模扼流線圈（以下簡稱共模電感或CM.M.Choke）或Line Filter。 在開關(guān)電源中，由于整流二極管和濾波電容以及電感中的電流或電壓急劇變化，產(chǎn)生電磁干擾源（noise），同時(shí)輸入電源中也存在工頻以外的高次諧波噪聲，這些干擾若不加以扼制，將對(duì)負(fù)載設(shè)備或開關(guān)電源本身造成損害，因此若干國家之安規(guī)機(jī)構(gòu)對(duì)電磁干擾（EMI）發(fā)射量均作出了相應(yīng)的管制規(guī)定。當(dāng)前開關(guān)電源的開關(guān)頻率日趨高頻化EMI也隨之日益嚴(yán)重，所以開關(guān)電源中均須設(shè)置EMI濾波器，EMI濾波器需對(duì)常模及共模噪聲均作出相應(yīng)的抑制，以達(dá)到某一規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。常模濾波器負(fù)責(zé)濾出輸入或輸出端兩根線間之差模干擾信號(hào)，共模濾波器負(fù)責(zé)濾出兩條入線之共模干擾信號(hào)。實(shí)際共模電感因其工作環(huán)境不同，又可分為AC CM.M.CHOKE；DC CM.M.CHOKE和SIGNAL CM.M.CHOKE三種，在設(shè)計(jì)或選用時(shí)應(yīng)于以區(qū)分。但其工作原理完全相同，工作原理如圖（1）所示： 圖1共模電感的作用 如圖所示，在同一磁環(huán)上繞上兩組方向相反的線圈，據(jù)右手螺旋管定則可知，當(dāng)在輸入端A、B兩端加上極性相反，信號(hào)幅值相同的差模電壓時(shí)，有實(shí)線所示的電流i2，在磁芯中產(chǎn)生實(shí)線所示的磁通Φ2，只要保證兩繞組完全對(duì)稱，則磁芯中兩不同方向之磁通相互抵消?？偞磐榱?，線圈電感幾乎為零，對(duì)常模信號(hào)無阻抗作用。若在輸入端A、B兩端加上極性相同，幅值相等的共模信號(hào)時(shí)，有虛線所示的電流i1，在磁芯中產(chǎn)生虛線所示的磁通Φ1，則磁芯中磁通有相同的方向而互相加強(qiáng)，使每一線圈的電感值為單獨(dú)存在時(shí)的兩倍，而XL =ωL，因此，此一繞法的線圈對(duì)共模干擾有很強(qiáng)的抑制作用。 實(shí)際的EMI濾波器由L、C組合而成，設(shè)計(jì)時(shí)也常常將差模與共模抑制電路組合在一起（如圖2），因此，設(shè)計(jì)時(shí)需依據(jù)濾波電容的大小以及所需符合的安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)作出電感值的決定。 圖中L1、L2、C1構(gòu)成常模濾波器，L3、C2、C3構(gòu)成共模濾波器。 圖2 EMI濾波器電路 在設(shè)計(jì)共模電感之前，首先要考察線圈須行符合以下原則： 1 >正常工作狀態(tài)下，不致因通電電源電流而造成磁芯飽和。 2 >對(duì)高頻干擾信號(hào)要有足夠大的阻抗，且有一定的頻寬，而對(duì)工作頻率之信號(hào)電流有最小的阻抗。 3 >電感的溫度系數(shù)應(yīng)小，而分布電容宜小。 4 >直流電阻應(yīng)盡量小。 5 >感應(yīng)電感應(yīng)盡量大，電感值需穩(wěn)定。 6 >繞組間之絕緣性須滿足安規(guī)要求。 共模電感器之設(shè)計(jì)步驟： Step 0 SPEC取得：EMI允許級(jí)別，應(yīng)用位置。 Step 1電感值確定。 Step 2 core材質(zhì)及規(guī)格確定。 Step 3繞組匝數(shù)及線徑確定。 Step 4打樣 Step 5測試 設(shè)計(jì)舉例 圖3實(shí)際EMI濾波器 Step 0 : 如圖3所示EMI濾波電路 CX = 1.0 Uf Cy = 3300PF EMI等級(jí) : Fcc Class Type : Ac Common Mode Choke Step 1：電感（L）確定： 由電路圖可知共模信號(hào)由L3和C2、C3組成的共模濾波器抑制，實(shí)際L3與C2和C3構(gòu)成兩路LC串聯(lián)電路，分別吸收L和N在線的噪聲。只要確定濾波電路的截止頻率，也已知電容容量C，則可以下式求出電感L。 fo= 1/(2π√LC)L → 1/(2πfo)2C 通常EMI測試頻寬如下：