共模电感原理作用及如何选型?
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2022年11月14日 10:29:09
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共模电感是一个以铁氧体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,形成一个四端器件,要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用,而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。那么,共模电感原理作用及如何选型?本文将一一为您详细讲解: 一.什么是共模电感? 共模电感也叫共模扼流圈,常用于电脑的开关电源中过滤共模的电磁干扰信号。在板卡设计中,共模电感也是起EMI(ElectroMagnetic Interference 电磁干扰)滤波的作用,用于抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射。

共模电感是一个以铁氧体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,形成一个四端器件,要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用,而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。那么,共模电感原理作用及如何选型?本文将一一为您详细讲解:

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一.什么是共模电感?

共模电感也叫共模扼流圈,常用于电脑的开关电源中过滤共模的电磁干扰信号。在板卡设计中,共模电感也是起EMI(ElectroMagnetic Interference 电磁干扰)滤波的作用,用于抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射。

二.共模电感工作原理

共模电感工作原理是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,对共模电流起到抑制作用,而当两线圈流过差模电流时,磁环中的磁通相互抵消,几乎没有电感量,所以差模电流可以无衰减地通过。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。

共模电感的滤波电路,La和Lb就是共模电感线圈。这两个线圈绕在同一铁芯上,匝数和相位都相同(绕制反向)。这样,当电路中的正常电流流经共模电感时,电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消,此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响(和少量因漏感造成的阻尼);当有共模电流流经线圈时,由于共模电流的同向性,会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗,使线圈表现为高阻抗,产生较强的阻尼效果,以此衰减共模电流,达到滤波的目的。

还有一种共模滤波器电感/EMI滤波器电感采用铁氧体磁心,双线并绕,杂讯抑制对策佳,高共模噪音抑制和低差模噪声信号抑制,低差模噪声信号抑制干扰源,在高速信号中难以变形,体积小、具有平衡度佳、使用方便、高品质等优点。广泛使用在抑制电子设备EMI噪音、个人电脑及外围设备的 USB线路、DVC、STB的IEEE1394线路、液晶显示面板、低压微分信号...等。

三.共模电感作用介绍

1.EMI滤波器件有很多,有铁氧体磁珠、磁环、三端电容、差模电感、共模电感等,每一种元器件在不同的电路起着重要的作用。对于共模电感也是一种比较有效抑制电磁干扰的元器件之一,特别对于EMI滤波器和各类开关电源产品,因此选择合适的共模电感显得更加重要。

2.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。

3.共模电感的大小会直接影响到EMC性能,主要作用是可以隔离共模信号,衰减外部共模干扰,从而降低对电源的影响。还可以衰减内部共模信号,降低对电网的影响。但是共模电感感量大对低频骚扰的抑制效果好,对高频却可能会变差,而感量小了对低频骚扰抑制效果差。

四.共模电感该如何选型?

1.共模电感磁芯种类

常见的磁芯材料有铁氧体磁芯、磁粉芯和高磁通磁粉芯,其中常用的磁粉芯有铁粉芯、和铁硅铝粉芯。上述磁芯材料中,铁氧体磁芯的形状最为多样,而磁粉芯以及高磁通磁粉芯的形状只有环形这个形状。

2.共模电感磁芯形状

共模电感常用的磁芯一般为U型、E型和环形,相对的来说环形的磁性比较便宜,毕竟制作起来非常的容易,也不用考虑绕线正反的问题。而其他形状的磁芯是由双组磁芯组成,并且成型时还要考虑磁芯的配对问题,后期还需要精细打磨,但导磁率相比于封闭的磁芯要低的多。

3.共模电感磁芯成本及性能

环形磁芯绕线的成本比较的高,因为其他形状磁芯都有自动化设备在生产,生产成本非常低,而环形磁芯现在大多还是需要手工操作,或者机器在低效率下工作,加工成本高,效率低。

从性能上进行比较,由于磁环的性能比较好,价格也高,磁环大多应用在大功率电源上,如果对体积有要求的小功率电感也是可以采用磁环磁芯。


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