共模扼流圈选择

2021-11-03

共模扼流圈选择

電(diàn)源線(xiàn)上的噪声可(kě)能(néng)是一个令人头疼的问题，会对设备的性能(néng)产生不利影响，导致可(kě)靠性问题，并导致意外的系统行為(wèi)。在设计電(diàn)气设备时，设计人员需要考虑两个问题。

如果输入電(diàn)源上的噪音过大，我的设备将如何工作？

我的设备是否会产生会影响使用(yòng)相同電(diàn)源的其他(tā)设备的噪音？

什么是共模噪声？

进入设备的電(diàn)源上的共模噪声通常是由耦合到長(cháng)電(diàn)線(xiàn)上的大放電(diàn)電(diàn)流、不需要的射频发射或连接到電(diàn)源的逆变器和電(diàn)机等开关设备引起的。设备本身也可(kě)以通过开关元件和非屏蔽電(diàn)路产生共模噪声。通过電(diàn)源線(xiàn)产生的共模噪声是开关電(diàn)源设计中一个特别关键的问题。管理(lǐ)这些排放对于保护连接到此类電(diàn)源的设备和满足监管要求至关重要。

如何阻止共模噪声？

電(diàn)磁干扰和开关瞬变的问题在于它们同样影响进出设备的所有(yǒu)電(diàn)源線(xiàn)，并且不受差分(fēn)屏蔽或滤波的影响。当電(diàn)源上存在共模噪声时，共模扼流圈可(kě)以利用(yòng)電(diàn)压波动来产生集中在核心中的相反磁场，这些磁场会相互抵消并以热量的形式耗散能(néng)量。这是通过围绕公共核心缠绕電(diàn)源線(xiàn)来实现的。

分(fēn)立電(diàn)感器和電(diàn)容器可(kě)用(yòng)于实现前端低通滤波器而不是共模扼流圈。虽然这些本身可(kě)能(néng)是一种低成本的解决方案，但由于初级和次级線(xiàn)圈之间的寄生電(diàn)容，可(kě)能(néng)需要主变压器磁通带或屏蔽来阻止变压器内的共模電(diàn)流。这会增加成本和复杂性，并会降低可(kě)靠性。

另一种解决方案是使用(yòng)共模扼流圈，它本质上还充当電(diàn)气滤波器，可(kě)阻止两条或多(duō)条電(diàn)源線(xiàn)共有(yǒu)的高频噪声，同时允许線(xiàn)路上所需的直流分(fēn)量通过。共模扼流圈最常见的用(yòng)途是滤除开关模式電(diàn)源产生的传导开关和射频噪声。

扼流圈由两个相同的绕组围绕一个公共磁芯制成，每个绕组中的電(diàn)流以另一个相反的方向流动。如果绕组用(yòng)于電(diàn)源線(xiàn)，则流入两者的電(diàn)流将相同。这两条線(xiàn)将在公共核心中产生相等且相反的磁通量，该磁通量将相互抵消，理(lǐ)论上在核心中产生零净通量。这意味着磁芯内的磁通量将不依赖于流过電(diàn)源線(xiàn)的電(diàn)流，因此不会受到磁芯饱和的限制。直流電(diàn)源将有(yǒu)效地看到可(kě)以忽略不计的電(diàn)感或阻抗。然而，由于绕组的公共電(diàn)感，高频噪声電(diàn)流会出现高阻抗，因此会被衰减。

选择合适的扼流圈

简单来说，扼流圈是一种磁性電(diàn)感器，用(yòng)于阻止或限制不需要的高频信号，同时允许直流電(diàn)畅通无阻地通过。在為(wèi)您的应用(yòng)选择合适的扼流圈时，需要考虑三个因素。需要多(duō)少噪声衰减？这决定了阻抗。噪声的下限频率是多(duō)少？这决定了频率范围。扼流圈需要处理(lǐ)多(duō)少電(diàn)流？

一个好的经验法则是，扼流圈需要过滤的频率越低，扼流圈的物(wù)理(lǐ)尺寸就需要越大。根据扼流圈的基本特性，可(kě)以在传统的通孔線(xiàn)圈和封装元件或表面贴装封装中找到元件。表面贴装变體(tǐ)适用(yòng)于简单的電(diàn)路板结构，专门设计用(yòng)于消除广泛频率范围内的交流線(xiàn)路传导共模噪声，具有(yǒu)高达1500 V的隔离和高达 15 A的電(diàn)流。 这使得它们非常适合开关模式電(diàn)源。

共模扼流圈通常有(yǒu)两种不同的类型：RF（射频）和AF（音频）。两者之间的主要區(qū)别在于用(yòng)于构建扼流圈核心的材料。RF扼流圈使用(yòng)铁粉或铁磁珠芯，而AF扼流圈使用(yòng)实心磁铁芯。实心铁氧體(tǐ)磁芯通常比铁粉磁芯具有(yǒu)更高的饱和磁通密度和更高的额定電(diàn)流。您需要哪一种取决于噪声的较低范围频率，但对于直流電(diàn)源，通常首选 AF 扼流圈。

如果您不确定所需的实际滤波特性，一个好的经验法则是选择物(wù)理(lǐ)上适合可(kě)用(yòng)電(diàn)路板空间的最大扼流圈，以获得最大可(kě)能(néng)的扼流圈阻抗，从而最大程度地抑制共模噪声.

铁氧體(tǐ)环形磁芯提供最有(yǒu)效的磁芯形状，绕组之间的磁耦合最大，漏電(diàn)感最小(xiǎo)。然而，磁芯材料、大量绕组和塑料安装底座使它们成為(wèi)更昂贵的选择。它们的最大额定電(diàn)压还受到绕组之间隔离的限制，通常低于 1500 V。铁氧體(tǐ)“E”或“U”磁芯形状可(kě)在高达 3000 V 的绕组之间提供更好的隔离。

扼流圈的数据表限制通常由组件允许的加热限制决定。如果扼流圈将暴露于显着的共模噪声水平，那么不要忘记在设计过程中考虑热管理(lǐ)。

扼流限制

任何扼流圈的性能(néng)都受磁芯饱和效应的影响。如果chock存在具有(yǒu)显着峰值電(diàn)流的噪声或高電(diàn)压、高能(néng)量的共模浪涌，那么内核可(kě)能(néng)会饱和，浪涌電(diàn)压将通过。扼流圈的应对能(néng)力取决于其最大额定電(diàn)流和任何浪涌的性质。如果相关设备将暴露在此类浪涌中，则除了共模扼流圈外，还应设计单独的浪涌保护。