共模電感的原理以及使用介紹

1、共模電感的原理以及使用情況。由于EMC所面臨解決問題大多是共模干擾，因此共模電感也是我們常用的有力元件之一！這里就給大家簡單介紹一下共模電感的原理以及使用情況。共模電感是一個以鐵氧體為磁芯的共模干擾抑制器件，它由兩個尺寸相同，匝數(shù)相同的線圈對稱地繞制在同一個鐵氧體環(huán)形磁芯上,形成一個四端器件,要對于共模信號呈現(xiàn)出大電感具有抑制作用，而對于差模信號呈現(xiàn)出很小的漏電感幾乎不起作用。原理是流過共模電流時磁環(huán)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(huán)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。因此共模電感在平衡線路中能有效地抑制

2、共模干擾信號，而對線路正常傳輸?shù)牟钅Ｐ盘枱o影響。共模電感在制作時應(yīng)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的匝間不發(fā)生擊穿短路。2）當線圈流過瞬時大電流時，磁芯不要出現(xiàn)飽和。3）線圈中的磁芯應(yīng)與線圈絕緣，以防止在瞬時過電壓作用下兩者之間發(fā)生擊穿。4）線圈應(yīng)盡可能繞制單層，這樣做可減小線圈的寄生電容，增強線圈對瞬時過電壓的而授能力。通常情況下，同時注意選擇所需濾波的頻段，共模阻抗越大越好，因此我們在選擇共模電感時需要看器件資料，主要根據(jù)阻抗頻率曲線選擇。另外選擇時注意考慮差模阻抗對信號的影響，主要關(guān)注差模阻抗，特別注意高速端口。隨著電子設(shè)備、計算機與家用電

3、器的大量涌現(xiàn)和廣泛普及，電網(wǎng)噪聲干擾日益嚴重并形成一種公害。特別是瞬態(tài)噪聲干擾，其上升速度快、持續(xù)時間短、電壓振幅度高（幾百伏至幾千伏）、隨機性強，對微機和數(shù)字電路易產(chǎn)生嚴重干擾，常使人防不勝防，這已引起國內(nèi)外電子界的高度重視。電磁干擾濾波器（EMIFilter）是近年來被推廣應(yīng)用的一種新型組合器件。它能有效地抑制電網(wǎng)噪聲，提高電子設(shè)備的抗干擾能力及系統(tǒng)的可靠性，可廣泛用于電子測量儀器、計算機機房設(shè)備、開關(guān)電源、測控系統(tǒng)等領(lǐng)域。1電磁干擾濾波器的構(gòu)造原理及應(yīng)用1.11構(gòu)造原理電源噪聲是電磁干擾的一種，其傳導噪聲的頻譜大致為10kHz30MHz，最高可達150MHz。根據(jù)傳播方向的不同，電源噪聲

4、可分為兩大類：一類是從電源進線引入的外界干擾，另一類是由電子設(shè)備產(chǎn)生并經(jīng)電源線傳導出去的噪聲。這表明噪聲屬于雙向干擾信號，電子設(shè)備既是噪聲干擾的對象,又是一個噪聲源。若從形成特點看，噪聲干擾分串模干擾與共模干擾兩種。串模干擾是兩條電源線之間（簡稱線對線）的噪聲，共模干擾則是兩條電源線對大地（簡稱線對地）的噪聲。因此，電磁干擾濾波器應(yīng)符合電磁兼容性（EMC）的要求，也必須是雙向射頻濾波器，一方面要濾除從交流電源線上引入的外部電磁干擾，另一方面還能避免本身設(shè)備向外部發(fā)出噪聲干擾，以免影響同一電磁環(huán)境下其他電子設(shè)備的正常工作。此外，電磁干擾濾波器應(yīng)對串模、共模干擾都起到抑制作用。1.2基本電路及典型

5、應(yīng)用愉人I；T電磁干擾濾波器的基本電路如圖1所示。!J1*I；52RD：.i：onnLA"-gr-a-4brfbkr-r-r-err-rn-iI電卍R檢睦腿甘的負業(yè)狂該五端器件有兩個輸入端兩個輸出端一個接地端使用時外殼應(yīng)接通大地。電路中包括共模扼流圈（亦稱共模電感）L、濾波電容C1C4°L對串模干擾不起作用，但當出現(xiàn)共模干擾時，由于兩個線圈的磁通方向相同，經(jīng)過耦52RD.comiS3EMIit旌tPll站；QJiiF冷人-o903ZJfflpF需要指出，當額定電流較大時，共模扼流圈的線徑也要相應(yīng)增大，以便能承受較大的電流。此外，適當增加電感量，可改善低頻衰減特性。C1和C2

6、采用薄膜電容器，容量范圍大致是0.01Mf0.47pF,主要用來濾除串模干擾。C3和C4跨接在輸出端，并將電容器的中點接地，能有效地抑制共模干擾。C3和C4亦可并聯(lián)在輸入端，仍選用陶瓷電容，容量范圍是2200Pf0.1pFo為減小漏電流，電容量不得超過0.1pF，并且電容器中點應(yīng)與大地接通。C1C4的耐壓值均為630VDC或250VAC。圖2示出一種兩級復合式EMI濾波器的內(nèi)部電路，由于采用兩級（亦稱兩節(jié)）濾波，因此濾除噪聲的效果更佳。針對某些用戶現(xiàn)場存在重復頻率為幾千赫茲的快速瞬態(tài)群脈沖干擾的問題，國內(nèi)外還開發(fā)出群脈沖濾波器（亦稱群脈沖對抗器），能對上述干擾起到抑制作用。2EMI濾波器在開關(guān)

7、電源中的應(yīng)用為減小體積、降低成本，單片開關(guān)電源一般采用簡易式單級EMI濾波器，典型電路如圖3所示合后總電感量迅速增大，因此對共模信號呈現(xiàn)很大的感抗，使之不易通過，故稱作共模扼流圈。它的兩個線圈分別繞在低損耗、高導磁率的鐵氧體磁環(huán)上，當有電流通過時，兩個線圈上的磁場就會互相加強。L的電感量與EMI濾波器的額定電流I有關(guān)，參見表1。祕底電螢A）16w12131-4般4櫥肚41I電感量龜朝與輛定電減的昊懇圖(a)與圖(b)中的電容器C能濾除串模干擾，區(qū)別僅是圖(a)將C接在輸入端，圖(b)則接到輸出端。圖(c)、(d)所示電路較復雜，抑制干擾的效果更佳。圖(c)中的L、C1和C2用來濾除共模干擾，C

8、3和C4濾除串模干擾。R為泄放電阻，可將C3上積累的電荷泄放掉，避免因電荷積累而影響濾波特性；斷電后還能使電源的進線端L、N不帶電，保證使用的安全性。圖(d)則是把共模干擾濾波電容C3和C4接在輸出端。EMI濾波器能有效抑制單片開關(guān)電源的電磁干擾。圖4中曲線a為不加EMI濾波器時開關(guān)電源上0.15MHz30MHz傳導噪聲的波形(即電磁干擾峰值包絡(luò)線)。曲線b是插入如圖3(d)所示EMI濾波器后的波形，能將電磁干擾衰減50dBuV70dB“V。顯然，這種EMI濾波器的效果更佳。.九LDIOOmtoir世甌耳曲.口rut?2RDaoflKeo40201I“wafft直3EMI濾波器的技術(shù)參數(shù)及測試

9、方法3.1主要技術(shù)參數(shù)EMI濾波器的主要技術(shù)參數(shù)有：額定電壓、額定電流、漏電流、測試電壓、絕緣電阻、直流電阻、使用溫度范圍、工作溫升Tr、插入損耗AdB、外形尺寸、重量等。上述參數(shù)中最重要的是插入損耗(亦稱插入衰減)，它是評價電磁干擾濾波器性能優(yōu)劣的主要指標。插入損耗(AdB)是頻率的函數(shù)，用dB表示。設(shè)電磁干擾濾波器插入前后傳輸?shù)截撦d上的噪聲功率分別為P1、P2,有公式：AdB=10lg建P1/P2(1)假定負載阻抗在插入前后始終保持不變，則P1=V12/Z,P2=V22/Z。式中V1是噪聲源直接加到負載上的電壓，V2是在噪聲源與負載之間插入電磁干擾濾波器后負載上的噪聲電壓，且V2VVVI。

10、代入式中得到，AdB=20lg(2)插入損耗用分貝(dB)表示，分貝值愈大，說明抑制噪聲干擾的能力愈強。鑒于理論計算比較煩瑣且誤差較大，通常是由生產(chǎn)廠家進行實際測量，根據(jù)噪聲頻譜逐點測出所對應(yīng)的插入損耗，然后繪出典型的插入損耗曲線，提供給用戶。10080碩囲20°0,15a.5I3J10Bj5奧型52RD.con圖5給出一條典型曲線。由圖可見，該產(chǎn)品可將1MHz30MHz的噪聲電壓衰減65dB。計算EMI濾波器對地漏電流的公式為訐ILD=2nfCVC(3)式中，ILD為漏電流，f是電網(wǎng)頻率。以圖1為例，f=50Hz，C=C3+C4=4400pF,VC是C3、C4上的壓降，亦即輸出端的

11、對地電壓，可取VC=220V/2=110V。由(3)式不難算出，此時漏電流ILD=0.15mA。C3和C4若選4700pF，則C=4700pFX2=9400pF,ILD=0.32mA。顯然，漏電流與C成正比。對漏電流的要求是愈小愈好，這樣安全性高，一般應(yīng)為幾百微安至幾毫安。在電子醫(yī)療設(shè)備中對漏電流的要求更為嚴格。需要指出，額定電流還與環(huán)境溫度TA有關(guān)。例如國外有的生產(chǎn)廠家給出下述經(jīng)驗公式：1=11(4)式中，11是40OC時的額定電流。舉例說明，當TA=50°C時，1=0.8811；而當TA=25C時，1=1.1511。這表明，額定電流值隨溫度的降低而增大，這是由于散熱條件改善的緣故

12、。3.2測量插入損耗的方法測量插入損耗的電路如圖6所示。e是噪聲信號發(fā)生器，Zi是信號源的內(nèi)部阻抗，ZL是負載阻抗，一般取50Q。噪聲頻率范圍可選10kHz30MHz。首先要在不同頻率下分別測出插入前后負載上的噪聲壓降V1、V2，再代入(2)式中計算出每個頻率點的AdB值，最后繪出插入損耗曲線。需要指出，上述測試方法比較煩瑣，每次都要拆裝EMI濾波器。為此可用電子開關(guān)對兩種測試電路進行快速切換?；ジ型说暮唵闻袛喾椒?010年10月19日11:30本站整理作者：佚名用戶評論（0）關(guān)鍵字：冋名端（2丿互感（21丿圖l中的Ll與L2是兩個電感線圈，它們之間沒有電的直接聯(lián)系，但當一個線圈（L1或L

13、2）接上交流電源后，則另一個線圈（L2或L1）兩端所接的指示燈就會發(fā)亮，這是因為兩個線圈之間具有一定的互感M,同時線圈之間存在有磁的耦合。若改變兩個線圈的相對位置，則指示燈的亮度也會隨之改變，這是因為耦合松緊不同的結(jié)果。當指示燈最亮時，即是耦合最緊的位置，也是互感M最大的位置。1. 互感通過電磁感應(yīng)現(xiàn)象可知：當穿過線圈的磁通e發(fā)生變動時，線圈中就會感應(yīng)岀電動勢。當一個線圈由于其中的電流變動而引起磁通變動時，不僅在本線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，同時在鄰近的其他線圈中也可能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。在附圖2中兩個位置較近的線圈L1和L2，當線圈L1中電流i1變動時，它所產(chǎn)生的磁通ei1也隨之而變動，由此在線圈Ll

14、中會有感應(yīng)電動勢或感應(yīng)電壓產(chǎn)生。從圖中可以看岀，磁通ell的一部分還穿過線圈L2。設(shè)這部分磁通為"21，則當i1變動時，e2l將隨之而變動，這樣在線圈2中同樣會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或感應(yīng)電壓，說明這兩個線圈之間有磁的耦合存在。這種由于鄰近線圈中的電流變動而在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，就稱為互感現(xiàn)象。同樣，如有電流i2通過線圈L2，貝卩電流i2變動時同樣會在線圈Ll中產(chǎn)生互感電動勢或互感電壓。如果有一個線圈中流的是直流，則在另一個線圈中不能感應(yīng)岀互感電壓來，也就是說互感對直流不起作用。實驗和推理都證明，線圈Ll對線圈L2的互感和線圈L2對線圈L1的互感是等效的。兩線圈之間的互感大小，取決于兩個

15、線圈的結(jié)構(gòu)、尺寸、相對位置及介質(zhì)材料。線圈中沒有鐵磁性材料時，互感是線性的，但其值遠小于用磁性材料做鐵芯的互感量。2. 同名端仍以圖1的互感線圈為例進行分析，圖中兩個線圈Ll和L2繞在同一圓柱形磁棒上，Ll通入電流il，并假定i是隨時間增大的。則i所產(chǎn)生的磁通el也隨時間增大，這時，Ll要產(chǎn)生自感電動勢，L2要產(chǎn)生互感電動勢（這兩個電動勢都是由el變化引起的），它們所推動的感應(yīng)電流都將產(chǎn)生與el方向相反的磁通，反對ei的增加（若i隨時間減小，則感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通與el方向相同，反對el的減少）。運用右手螺旋定則，可以確定Li、L2的感應(yīng)電動勢的方向，分別標在圖上，見附圖3。兩線圈的端點l與3、

16、2與4的極性相同。若i是減小的，貝ULl、L2中感應(yīng)電動勢的方向都反了過來，但端點1與3、2與4的極性仍然相同，我們把在同一變化磁通作用下，感應(yīng)電動勢極性相同的端子稱為“同名端”，感應(yīng)電動勢極性相反的端子稱為“異名端”。工程圖上常把一組同名端用符號“”作為標志?；ジ芯€圈標上了同名端后，線圈的具體繞法和它們的相對位置就不需要在圖上表示岀來。歡迎轉(zhuǎn)載，本文來自電子發(fā)燒友網(wǎng)（顯然，不論i如何變化（增加還是減少），各線圈的同名端始終保持同一極性。這就意味著當電流i從兩線圈的同名端同時流入或流岀時，兩線圈的磁通方向必定一致，這個特點是定義同名端的一個主要方法。在確定互感線圈同名端（有時也稱對應(yīng)端）后，如果己經(jīng)知道了線圈的繞法，可以運用楞次定律直接判定。如果不知道線圈的具體繞法（例如線圈被封裝在不易打開的殼子中）時，可以進行測量，方法如下：方法一：直流通斷法見附圖4所示。線圈l經(jīng)開關(guān)S接于直流電源，線圈2兩端接萬用表的直流電壓擋最小量程。當開關(guān)S閉合瞬間，線圈2產(chǎn)生互感電動勢，若電壓表正向偏轉(zhuǎn)。則AC為同名端;若電壓表反向偏轉(zhuǎn)，則AC為異名端。方法二：等效電感法設(shè)具有互感為M、電感分別為L1和12的兩個線圈，若將兩個線圈的異名端相連，作正向串聯(lián)（串聯(lián)順接）時，其等值電感L正=