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共模电感的各种参数的计算方式

发布时间:2019-07-15 12:33 来源:未知 编辑:admin

  我想知道什么求出一个共模电感的电感量或者AL值或者在知道线径、圈数、磁芯AL值的情况下计算出电感量的公式(…本人文化水平不高,只会看加减乘除的算式,有那位仁兄可以帮帮忙@_@)...

  我想知道什么求出一个共模电感的电感量或者AL值或者在知道线径、圈数、磁芯AL值的情况下计算出电感量的公式(…本人文化水平不高,只会看加减乘除的算式,有那位仁兄可以帮帮忙@_@)

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  输入电流决定了绕组所需的线径。在计算线径时,电流密度通常取值为400A/cm3。但此取值须随电感温升的变化。通常情况下,绕组使用单根导线作业,这样可削减高频噪声及趋肤效应损失。

  共模电感的阻抗在所给的频率条件一般规定为最小值。串联的线性阻抗可提供一般要求的噪声衰减。但很不幸,线性阻抗有相当少的人知道,因此设计人员经常以50W线性阻抗稳定网络仪来测试共模电感,并渐渐成为一种标准测试共模电感性能的方法。但所得的结果与实际通常有相当大的差别。实际上,共模电感在正常时角频首先会产生每八音度增加-6dB衰减(角频是共模电感产生-3dB)的频率此角频通常很低,以便感抗能够提供阻抗。

  电感大家都知道,但值得一提的是,设计时须注意磁芯,磁芯材质及所需的圈数。

  (1)首先,设计第一步是磁芯型号的选取,如果有规定电感空间,我们就按此空间来选取合适的磁芯型号,如没有规定,通常磁芯型号的随意选取;

  (2)第二步是计算磁芯所能绕最大圈数。共模电感有两绕组,一般为单层,且每绕组分布在磁芯的每一边,两绕组中间须隔开一定的距离。双层及堆积绕组亦有偶尔使用,但此种作法会提高绕组的分布电容及降低电感的高频性能。由于铜线的线径已由线性电流的大小所决定,内圆周长可以由磁芯的内圆半径减去铜线半径计算得来。故最大圈数的就可以铜线加绝缘的线径及每个绕组所占据的圆周来计算。

  共模电感是一个以铁氧体等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,线圈的绕制方向相反,形成一个四端器件。当两线圈中流过差模电流时,产生两个相互抵消的磁场H1、H2,此时工作电流主要受线圈欧姆电阻以及可以忽略不计的工作频率下小漏感的阻尼,所以差模信号可以无衰减地通过;而当流过共模电流时,磁环中的磁通相互叠加,从而具有相当大的电感量,线圈即呈现出高阻抗,产生很强的阻尼效果,达到对共模电流的抑制作用 。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。

  (1)绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘,以保证在瞬时过电压作用下线圈的匝间不发生击穿短路。

  (3)线圈中的磁芯应与线圈绝缘,以防止在瞬时过电压作用下两者之间发生击穿。

  (4)线圈应尽可能绕制单层,这样做可减小线圈的寄生电容,增强线圈对瞬时过电压的而授能力。

  ★电流范围0.3A至10A★电感量0.7至100mH★共模谐振频率100KHz—3MHz工作环境:★工作电压(Max):250V(40℃时)★工作电源频率范围:DC至1KHz(40℃时)★工作温度:-20℃至100℃★储存温度:-20℃至100℃★允许冲击电流:额定电流的20倍(10毫秒)安全指标:★两线分钟★线分钟★阻燃特性:符合UL94-V0YH.05-LN142(YH.05-LN143

  共模扼流圈插入损耗特性是由其在干扰频谱下的阻抗特性来衡量的。 当频率范围为0.01~1MHZ时,阻抗主要取决于线圈电感L。 当频率范围为1~10MHZ时,阻抗主要取决于绕组分布电容CK。

  当频率范围为10MHZ时,阻抗与绕组电容、主回路电感、漏电感和磁芯铁损与铜损所组成的并联电路有关(ZS为等效阻抗)。

  对理想的电感模型而言,当线圈绕完后,所有磁通都集中在线圈的中心内。但通常情况下环形线圈不会绕满一周,或绕制不紧密,这样会引起磁通的泄漏。共模电感有两个绕组,其间有相当大的间隙,这样就会产生磁通泄漏,并形成差模电感。因此,共模电感一般也具有一定的差模干扰衰减能力。 在滤波器的设计中,我们也可以利用漏感。如在普通的滤波器中,仅安装一个共模电感,利用共模电感的漏感产生适量的差模电感,起到对差模电流的抑制作用。有时,还要人为增加共模扼流圈的漏电感,提高差模电感量,以达到更好的滤波效果。

  EMI滤波器能有效抑制单片开关电源的电磁干扰。图4中曲线a为加EMI滤波器时开关电源上0.15MHz~30MHz传导噪声的波形(即电磁干扰峰值包络线(d)所示EMI滤波器后的波形,能将电磁干扰衰减50dBμV~70dBμV。显然,这种EMI滤波器的效果更佳。

  EMI滤波器的主要技术参数有:额定电压、额定电流、漏电流、测试电压、绝缘电阻、直流电阻、使用温度范围、工作温升Tr、插入损耗AdB、外形尺寸、重量等。上述参数中最重要的是插入损耗(亦称插入衰减),它是评价电磁干扰滤波器性能优劣的主要指标。

  插入损耗(AdB)是频率的函数,用dB表示。设电磁干扰滤波器插入前后传输到负载上的噪声功率分别为P1、P2,有公式: AdB=10lg(P1/P2) (1)

  假定负载阻抗在插入前后始终保持不变,则P1=V12/Z,P2=V2 2/Z。式中V1是噪声源直接

  加到负载上的电压,V2是在噪声源与负载之间插入电磁干扰滤波器后负载上的噪声电压,且V2V1.代入(1)式中得到: AdB=20lg(V1/V2) (2)

  插入损耗用分贝(dB)表示,分贝值愈大,说明抑制噪声干扰的能力愈强。鉴于理论计算比较烦琐且误差较大,通常是由生产厂家进行实际测量,根据噪声频谱逐点测出所对应的插入损耗,然后绘出典型的插入损耗曲线给出一条典型曲线。由力疔见,该产品可将1MHz~30MHz的噪声电压衰减65dB。 计算EMI滤波器对地漏电流的公式为: ILD=2πfCVc (3)

  式中,ILD为漏电流,f是电网频率。以图1为例,f=50Hz,C=C3+C4=4400pF,Vc是C3、C4上的压降,亦即输出端的对地电压,可取Vc≈220V/2=110V。由(3)式不难算出,此时漏电流ILD=0.15mA。C3和C4若选4700pF,则C=4700pF×2=9400pF,ILD=0.32mA。显然,漏电流与C成正比。对漏电流的要求是愈小愈好,这样安全性高,一般应为几百微安至几毫安。在电子医疗设备中对漏电流的要求更为严格。

  需要指出,额定电流还与环境温度TA有关。例如国外有的生产厂家给出下述经验公式:

  式中,I1是40℃时的额定电流。举例说明,当TA=50℃时,I=0.88I1;而当TA=25℃时,I=1.15I1。这表明,额定电流值随温度的降低而增大,这是由于散热条件改善的缘故。 3.2 测量插入损耗的方法

  测量插入损耗的电路如图6所示。e是噪声信号发生器,Zi是信号源的内部阻抗,ZL是负哉阻抗,一般取50。噪声频率范围可选10kHz~30MHz。首先要在不同频率下分别测出插入前后负载上的噪声压降V1、V2,再代入(2)式中计算出每个频率点的AdB值,最后绘出插入损耗曲线。需要指出,上述测试方法比较烦琐,每次都要拆装EMI滤波器。为此可用电子开关对两种测试电路进行快速切换。 铁氧体磁环使用方面的一些问题

  铁氧体材料的选择:根据要抑制干扰的频率不同,选择不同磁导率的铁氧体材料。铁氧体材料的磁导率越高,低频的阻抗越大,高频的阻抗越小。另外,一般导磁率高的铁氧体材料介电常数较高,当导体穿过时,形成的寄生电容较大,这也降低了高频的阻抗。

  铁氧体磁环的尺寸确定:磁环的内外径差越大,轴向越长,阻抗越大。但内径一定要包紧导线。因此,要获得大的衰减,尽量使用体积较大的磁环。

  共模扼流圈的匝数:增加穿过磁环的匝数可以增加低频的阻抗,但是由于寄生电容增加,高频的阻抗会减小。盲目增加匝数来增加衰减量是一个常见的错误。当需要抑制的干扰频带较宽时,可在两个磁环上绕不同的匝数。

  例:某设备有两个超标辐射频率点,一个是为40MHz,另一个为900MHz。经检查,确定是电缆的共模辐射所致。在电缆上套一个磁环(1/2匝),900MHz的干扰明显减小,不再超标,但是40MHz频率仍然超标。将电缆在磁环上绕3匝,40MHz干扰减小,不再超标,但900MHz超标。怎样解决这个问题?

  电缆上铁氧体磁环的个数:增加电缆上的铁氧体磁环的个数,可以增加低频的阻抗,但高频的阻抗会减小。这是因为寄生电容增加的缘故。

  偏置电流的影响:当穿过铁氧体磁环的导体上有电流时,铁氧体的阻抗会减小,适当增加磁环的长度可以弥补这个损失。由于铁氧体磁环主要对高频干扰其抑制作用,而高频干扰一般

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