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共模电感参数选取-共模电感寄生参数效应[颐特电子]

文章出处:责任编辑:人气:-发表时间:2020-03-19 08:36【

  共模电感参数选,取共模电感实质上是一个双向滤波器:一方面要滤除信号线上共模电磁干扰,另一方面又要抑制本身不向外发出电磁干扰,避免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。

共模电感参数选取

  共模电感是一个以铁氧体等为磁芯的共模干扰抑制器件,它由两个尺寸相同,匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上,线圈的绕制方向相反,形成一个四端器件。当两线圈中流过差模电流时,产生两个相互抵消的磁场H1、H2,此时工作电流主要受线圈欧姆电阻以及可以忽略不计的工作频率下小漏感的阻尼,所以差模信号可以无衰减地通过,如上图所示;而当流过共模电流时,磁环中的磁通相互叠加,从而具有相当大的电感量,线圈即呈现出高阻抗,产生很强的阻尼效果,达到对共模电流的抑制作用 。因此共模电感在平衡线路中能有效地抑制共模干扰信号,而对线路正常传输的差模信号无影响。

  共模电感参数选取

  电感量L:电感元件自感应能力的一种物理量 -允许偏差 电感量的允许偏差

  感抗:电感对交流电流阻碍作用的大小

  品质因数:线圈质量的一个物理量 ,这个要看产品设计要求,线圈的Q值越高,回路损耗越小

  分布电容:线圈的匝与匝,线圈与屏蔽罩间,线圈与底版间存在的电容称为分布电容,分布电容的存在使线圈的Q值减小,稳定性变差 -直流阻抗 电感的直流阻抗

  额定电流:允许长时间通过的电感元件的直流电感值

  为便携式电源应用选择电感,需要考虑的最重要的三点是:尺寸大小、尺寸大小,第三还是尺寸大小。移动电话的电路板面积十分紧俏珍贵,随着MP3 播放器、电视和视频等各种功能被增加到电话中时,尤其如此。功能增加也将增加电池的电流消耗量。因此,以前一直由线性调节器供电或直接连接到电池上的模块需要效率更高的解决方案。实现更高效率解决方案的第一步是采用磁性降压转换器。正如其名称所暗示的,这时需要一个电感。

  共模电感参数选取,电感的主要规格除尺寸大小外,还有开关频率下的电感值、线圈的直流阻抗(DCR)、额定饱和电流、额定rms 电流、交流阻抗(ESR)以及Q 因子。根据应用的不同,电感类型的选择¯¯屏蔽式或非屏蔽式也是很重要的。类似于电容中的直流偏置,厂商A 的2.2ìH 电感可能与厂商B 的完全不同。在相关温度范围内电感值与直流电流的关系是一条非常重要的曲线,必需向厂商索取。在这条曲线上可以查到额定饱和电流(ISAT)。ISAT 一般定义为电感值降量为额定值的30%时的直流电流。某些电感生产商没有规定ISAT。他们可能之给出了温度高于环境温度40 ℃ 时的直流电流。DCR 引起传导损耗,在输出电流较高时影响效率。ESR 随工作频率的提高而增加,在输出电流较小时影响占主导地位的开关损耗。ESR 与Q 因子成正比。相同频率下,低ESR 电感的Q 因子更高。

  在电感满足所有其它规格时,为什么系统设计人员还应考虑ESR 和Q 因子呢?当开关频率超过2MHz 时,必需格外关注电感的交流损耗。规格说明书中列出比较的不同厂商的电感的ISAT 和DCR 在开关频率下可能有极为不同的交流阻抗,导致轻负载下显著的效率差异。这一点对提高便携式电源系统中电池的寿命至为重要,因为系统大部分的时间是处于睡眠、待机或低功率模式下的。由于电感生产厂商很少提供ESR 和Q 因子信息,设计人员应该主动向他们索取。厂商给出的电感与电流关系也往往只限于25℃,故应该索取工作温度范围内的相关数据。最坏情况一般是85℃。给出了各种电感的交流阻抗与频率的关系。

共模电感的寄生参数效应

  共模电感广泛应用于EMI滤波器中,对抑制传导干扰具有重要作用。然而,由于共模电感的寄生参数效应,使得滤波器的高频滤波性能变差,如滤波器的插入损耗减小,可用频带变窄,无法在传导干扰考虑的0.15~30MHz范围内正常工作。共模电感的寄生参数主要有导线和磁芯损耗(磁损),以及绕组的寄生电容。其中磁损由涡流损耗、磁滞损耗以及剩余损耗组成,影响磁损的因素很多,有频率、磁感应强度、温度、波形等,因而磁芯损耗是非线性的;共模电感的寄生电容即为绕组匝与匝、匝与地、匝与磁芯、绕组与绕组间的电容。通过适当简化铁氧体磁芯损耗,将非线性的磁芯损耗用一个与频率相关的电阻元件等效;通过阻抗测量来提取共模电感的寄生电容和共模电感的漏感,可建立了考虑寄生参数的共模电感集中参数模型。

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