共模電感參數(shù)選取-共模電感寄生參數(shù)效應[頤特電子]

文章出處：責任編輯：人氣：-發(fā)表時間：2020-03-19 08:36【大中小】

　　共模電感參數(shù)選,取共模電感實質(zhì)上是一個雙向濾波器：一方面要濾除信號線上共模電磁干擾，另一方面又要抑制本身不向外發(fā)出電磁干擾，避免影響同一電磁環(huán)境下其他電子設(shè)備的正常工作。

　　共模電感是一個以鐵氧體等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，線圈的繞制方向相反，形成一個四端器件。當兩線圈中流過差模電流時，產(chǎn)生兩個相互抵消的磁場H1、H2，此時工作電流主要受線圈歐姆電阻以及可以忽略不計的工作頻率下小漏感的阻尼，所以差模信號可以無衰減地通過，如上圖所示；而當流過共模電流時，磁環(huán)中的磁通相互疊加，從而具有相當大的電感量，線圈即呈現(xiàn)出高阻抗，產(chǎn)生很強的阻尼效果，達到對共模電流的抑制作用。因此共模電感在平衡線路中能有效地抑制共模干擾信號，而對線路正常傳輸?shù)牟钅Ｐ盘枱o影響。

　　共模電感參數(shù)選取

　　電感量L：電感元件自感應能力的一種物理量 -允許偏差電感量的允許偏差

　　感抗：電感對交流電流阻礙作用的大小

　　品質(zhì)因數(shù)：線圈質(zhì)量的一個物理量，這個要看產(chǎn)品設(shè)計要求，線圈的Q值越高，回路損耗越小

　　分布電容：線圈的匝與匝，線圈與屏蔽罩間，線圈與底版間存在的電容稱為分布電容，分布電容的存在使線圈的Q值減小，穩(wěn)定性變差 -直流阻抗電感的直流阻抗

　　額定電流：允許長時間通過的電感元件的直流電感值

　　為便攜式電源應用選擇電感，需要考慮的最重要的三點是：尺寸大小、尺寸大小，第三還是尺寸大小。移動電話的電路板面積十分緊俏珍貴，隨著MP3 播放器、電視和視頻等各種功能被增加到電話中時，尤其如此。功能增加也將增加電池的電流消耗量。因此，以前一直由線性調(diào)節(jié)器供電或直接連接到電池上的模塊需要效率更高的解決方案。實現(xiàn)更高效率解決方案的第一步是采用磁性降壓轉(zhuǎn)換器。正如其名稱所暗示的，這時需要一個電感。

　　共模電感參數(shù)選取,電感的主要規(guī)格除尺寸大小外，還有開關(guān)頻率下的電感值、線圈的直流阻抗（DCR）、額定飽和電流、額定rms 電流、交流阻抗（ESR）以及Q 因子。根據(jù)應用的不同，電感類型的選擇¯¯屏蔽式或非屏蔽式也是很重要的。類似于電容中的直流偏置，廠商A 的2.2ìH 電感可能與廠商B 的完全不同。在相關(guān)溫度范圍內(nèi)電感值與直流電流的關(guān)系是一條非常重要的曲線，必需向廠商索取。在這條曲線上可以查到額定飽和電流（ISAT）。ISAT 一般定義為電感值降量為額定值的30%時的直流電流。某些電感生產(chǎn)商沒有規(guī)定ISAT。他們可能之給出了溫度高于環(huán)境溫度40 ℃ 時的直流電流。DCR 引起傳導損耗，在輸出電流較高時影響效率。ESR 隨工作頻率的提高而增加，在輸出電流較小時影響占主導地位的開關(guān)損耗。ESR 與Q 因子成正比。相同頻率下，低ESR 電感的Q 因子更高。

　　在電感滿足所有其它規(guī)格時，為什么系統(tǒng)設(shè)計人員還應考慮ESR 和Q 因子呢？當開關(guān)頻率超過2MHz 時，必需格外關(guān)注電感的交流損耗。規(guī)格說明書中列出比較的不同廠商的電感的ISAT 和DCR 在開關(guān)頻率下可能有極為不同的交流阻抗，導致輕負載下顯著的效率差異。這一點對提高便攜式電源系統(tǒng)中電池的壽命至為重要，因為系統(tǒng)大部分的時間是處于睡眠、待機或低功率模式下的。由于電感生產(chǎn)廠商很少提供ESR 和Q 因子信息，設(shè)計人員應該主動向他們索取。廠商給出的電感與電流關(guān)系也往往只限于25℃，故應該索取工作溫度范圍內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)。最壞情況一般是85℃。給出了各種電感的交流阻抗與頻率的關(guān)系。

共模電感的寄生參數(shù)效應

　　共模電感廣泛應用于EMI濾波器中，對抑制傳導干擾具有重要作用。然而，由于共模電感的寄生參數(shù)效應，使得濾波器的高頻濾波性能變差，如濾波器的插入損耗減小，可用頻帶變窄，無法在傳導干擾考慮的0.15～30MHz范圍內(nèi)正常工作。共模電感的寄生參數(shù)主要有導線和磁芯損耗（磁損），以及繞組的寄生電容。其中磁損由渦流損耗、磁滯損耗以及剩余損耗組成，影響磁損的因素很多，有頻率、磁感應強度、溫度、波形等，因而磁芯損耗是非線性的；共模電感的寄生電容即為繞組匝與匝、匝與地、匝與磁芯、繞組與繞組間的電容。通過適當簡化鐵氧體磁芯損耗，將非線性的磁芯損耗用一個與頻率相關(guān)的電阻元件等效；通過阻抗測量來提取共模電感的寄生電容和共模電感的漏感，可建立了考慮寄生參數(shù)的共模電感集中參數(shù)模型。

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