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貼片共模抑制電感-如何抑制共模信號[頤特電子]

文章出處:責任編輯:人氣:-發表時間:2019-12-13 10:09【

  貼片共模抑制電感有時候也叫共模扼流圈,它是一種用于濾除共模干擾信號的EMC常用元器件之一。

  原理:流過共模電流時磁環中的磁通相互疊加,從而具有相當大的電感量,對共模電流起到抑制作用,而當兩線圈流過差模電流時,磁環中的磁通相互抵消,幾乎沒有電感量,所以差模電流可以無衰減地通過。因此,貼片共模抑制電感在平衡線路中能夠有效地抑制共模干擾信號,而對線路正常傳輸地查謨信號無影響。

  貼片共模抑制電感在制作時應該改滿足以下要求:

  1.繞制在線圈磁芯上的導線要相互絕緣,以保證在瞬時過電壓作用下線圈地匝間不發生擊穿短路。

  2.當線圈流過瞬時大電流時,磁芯不要出現飽和。

  3.線圈中地磁芯應與線圈絕緣,以防止在瞬時過電壓作用下兩者發生擊穿

  4.線圈應盡可能繞制單層,這樣做可減小線圈地寄生電容,增強線圈對瞬時過電壓地承受能力。

  目前已經知道共模信號是兩個幅度相等、相位相同的信號,共模信號一般來自電網,共模信號會影響電路板的正常工作,也會以電磁波的形式干擾周圍環境。

  既然是用電感來抑制共模信號,那么這肯定和磁場相關。先來介紹通電螺線感,產生的磁場的方向(對于項目應用而言,有些場合比如抑制共模信號而言,不太需要定量的計算,電感產生的磁場以及磁通量的大小,感興趣的童鞋,這里推薦一本書可以參考,《《開關電源中磁性元器件》》趙修科老師)。對于通電螺線管的磁場方向判斷方法為,右手握住螺管,四指指向電流方向,則拇指指向就是磁場方向。接下來介紹一個重要的名詞,即磁通。垂直通過一個截面的磁力線總量稱為該截面的磁通量,簡稱磁通。磁力線是通電螺線管產生的,是實際存在的,只是看不見也摸不著,磁力線是一個閉和的回路,對于通電螺線管,磁力線都要經過螺線管內部,磁力線是與磁感應強度B成正比的。如圖3所示為通電螺線管產生磁力線的示意圖。

貼片共模抑制電感

  圖3 螺線管磁力線

  如圖4所示為,穿過某一截面的磁通

貼片共模抑制電感

  圖4 穿過截面的磁通

  磁通量用F表示,是一個標量,單位為韋伯,代號Wb。磁通量和磁感應強度B以及截面積A的關系為:

  F=BA

  從關系式可以看出,穿過橫截面的磁力線越多,磁通量就越大。對于繞在磁芯上的線圈,在其上通電流i,則線圈的電感L可以表示為:

  L=NF/i

  N為線圈匝數。

  到此為止,通過上述的簡要概述,可以知道,繞在磁芯上的線圈在匝數和電流不變時,磁芯中穿過的磁力線越多,那么磁通量就越大,則相對應的電感量也越大。電感天生的作用就是阻止流過其上電流的變化,其實質是阻止其磁通量的變化。這就是利用共模電感來抑制共模電流的基本原理。

  如圖5所示為,共模電流在共模電感上產生的磁感應強度,電流I1產生的磁感應強度為B1,電流I2產生的磁感應強度為B2,兩條黃色箭頭分別表示電流I1和I2在鐵氧體中產生的磁力線,可以看出電流I1和I2產生的磁力線是相加的,故磁通也是相加的,那么電感量就是相加的,電感量越大,對電流的抑制能力就越強。

貼片共模抑制電感

  圖5共模電流在貼片共模抑制電感上的磁通分布

  對于共模電感如何抑制共模電流用一句話可以解釋,即共模電感上流過共模電流時磁環中的磁通相互疊加,從而具有相當大的電感量,對共模電流起到抑制作用。

  當兩個線圈流過差模電流時,鐵氧體磁環中的磁力線相反,導致磁通相互抵消,幾乎沒有電感量,所以差模信號可以基本無衰減的通過(考慮到電感本身具有一定的電阻)。所以不僅對于開關電源的輸入濾波器加共模電感,在走差分信號線時也可以加上共模電感來抑制共模電流,以防止電路誤觸發等現象。

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