輸入共模電感在電路中的故障分析

輸入共模電感在電路中的故障分析技術(shù)部培訓(xùn)教材講師：朱總工2005年1.共模電感的工作原理:

共模電感是開關(guān)電源輸入電源濾波器的一部分,它在濾波器中用于抑制開關(guān)電源和電網(wǎng)的共模干擾,同時(shí)給開關(guān)電源提供一個(gè)低阻抗的輸入電流通路,從下圖來說明共模電感對(duì)共模干擾和電源輸入電流的工作原理..。

從圖(a)中可以看出,對(duì)于方向相同,信號(hào)大小相等的共模干擾信號(hào)在磁芯中的磁通方向相同被加強(qiáng),形成大的感抗,并對(duì)共模干擾進(jìn)行抑制。圖(b)中，共模電感對(duì)方向相反，大小相等的電路輸入電流由于在磁芯中產(chǎn)生的磁通相互抵消，此時(shí)的電感近似為零，所以對(duì)輸入電流阻抗非常小，產(chǎn)生的電壓降就是繞組直流電阻的電壓下降，所以共模電感對(duì)輸入電流的損耗是非常小的。2.線圈短路對(duì)共模電感的影響

造成共模電感線圈短路有兩種情況，其一是兩繞組隔離不良并造成兩繞組絕緣破壞而短路，另一種情況是兩繞組通過磁芯形成短路（環(huán)型磁芯共模電感容易反生此短路）共模電感在工作時(shí)發(fā)生兩線圈短路,將造成輸入電流短路,如果電源中沒有短路保護(hù)，共模電感將瞬間被短路電流燒損,一般這種故障發(fā)生時(shí),僅燒損共模電感本身和共模電感輸出端前面的元件,而共模電感輸出端后的電路元件不會(huì)損壞。

3.共模電感輸出端元件短路對(duì)共模電感的影響

共模電感的輸出端并聯(lián)環(huán)路中如有元件短路，將使流經(jīng)共模電感的輸入電流增大，短路愈深，輸入電流愈大，大的電流將使共模電感線圈溫升增加，如果電路中沒有保護(hù)電路，將可能發(fā)生共模電感燒毀，這時(shí)在短路環(huán)路中的短路元件和被短路電流通過的元件也可能因過熱損環(huán)或燒毀。4.共模電感線圈匝間短路對(duì)共模電感的影響

共模電感線圈發(fā)生匝間短路，即在耦合電感中形成短路環(huán)，產(chǎn)生短路環(huán)流，造成共模電感的電感量和Q值大大下降，電感和Q值大大下降，將破壞共模電感對(duì)共模干擾的抗干擾能力，造成開關(guān)電源EMC/EMI性能下降至不合格，另一方面，匝間短路引起共模電感的降低不影響共模電感的輸入電流通路的工作，因?yàn)楣材ｋ姼袃蓚€(gè)線圈是串聯(lián)在輸入電流回路中，共模電感對(duì)電源輸入呈低阻抗?fàn)顟B(tài)，對(duì)于輸入電流，要求共模電感愈小愈好，此種情況共模電不會(huì)產(chǎn)生線圈發(fā)熱和燒損現(xiàn)象。5.共模電感兩線圈匝數(shù)不等對(duì)共模電感的影響

共模電感實(shí)際工作電路如下：

共模電感的輸入和輸出端都并有一個(gè)電容，電容的容抗為：

式中：Xc

容抗，單位：Ω

f電流頻率，單位：Hz

C電容，單位：FC1和C2一般設(shè)計(jì)在≤0.1uF=0.1×10-6F，此時(shí)對(duì)輸入電流50Hz或0Hz(DC)，XC很大，對(duì)高頻干擾信號(hào)，XC很小，頻率愈高，XC愈小，即C1和C2在高頻時(shí)使共模電感輸入和輸出端近似短路，這種情況，L1和L2相當(dāng)L1=L2，K1的耦合電感同名端并聯(lián)，其并聯(lián)電感和L1，L2相等。但當(dāng)L1和L2繞組匝數(shù)不等時(shí)，共模電感在電路中工作就等于L1≠L2，K1的耦合電感同名端并聯(lián)，由于產(chǎn)生短路環(huán)流，其電感量和Q值將大大下降，在高頻，失去對(duì)共模干擾的抗干擾能力，失去共模電感的作