输入共模电感在电路中的故障分析技术部培训教材
输入共模电感在电路中的故障分析
②三重绝缘线
种类：杜邦 ETFE TEFZEL （R） 温度：F级（155 ℃） 绝缘系统：RXT1（B级），RXT2（F级） 每层绝缘厚度：0.02或0.03mm 击穿电压：1.8KV/0.01mm 绝缘强度：50KV-70KV/mm 0.1-0.2mm ③ 支撑物 ：骨架，线架 1.胶木（电木）（耐温高，易脆）中小型 （150℃） 2.PBT（有弹性，耐温低）大型 3. PET（耐温温，又有弹性）大型 4.其他
基本或附加绝缘
A.危险电压零件与接地零件 B.电源导体与接地屏蔽或磁芯 C. 可触及件和可能带危险电件 D.低压电路与接地导电零件 输入电路和未接地导电零件 （加强绝缘）
500 2800
4200
5000
5500
不同标准针对的电路不同，打压大小也会不一样。
⑵温升要求 1.一般要求 一般要求
正常使用时，设备的任何部件均不得超出不安全的温度。 正常使用时，设备的任何部件均不得超出不安全的温度。
二.涉及变压器安规的几个概念和问题
Ⅰ.安规中常见的几个概念
⑴空间距离（间隙） creepage 空间距离（间隙）
在两个导电组件之间或是导电组件与物体界面之 间经由空气分离测得最短直线距离; 间经由空气分离测得最短直线距离;
爬电距离（沿面距离） ⑵爬电距离（沿面距离） clearance distance
ELV：导体与导体之间，导体对地之间电压不超过 ：导体与导体之间， 42.4V AC和60V DC 二次电路。 二次电路。 和
实验电压
输入电路与输出电路之间 （基本绝缘） 输入电路与输出电路之间 （双重和加强绝缘）
工作电压（V）
<50 150 250 1400 500 2800 250 1400 300 2100 4200 2100 600 2500 5000 2500 1000 2750 5500 2750
共模电感经典资料Ppt讲课文档
电感磁芯的选用
铁粉磁芯：不易饱和、导磁率低，作差模扼流圈的磁芯
铁氧体：最常用
锰锌：r = 500 ~ 10000，R = 0.1~100m
镍锌：r = 10 ~ 100，R = 1k ~ 1Mm
超微晶：r > 10000，做大电感量共模扼流圈的磁心
第二十九页，共五十页。
电感量与饱和电流的计算
• 上紧螺纹时扭矩不能过大
第二十四页，共五十页。
线路板上使用馈通滤波器
上面 底面
线路板地线面
第二十五页，共五十页。
磁芯对电感寄生电容的影响
铁粉芯
C = 4.28pf
铁氧体（锰锌） C = 49pf
C = 3.48pf
19%
C = 51pf
4%
第二十六页，共五十页。
减小电感寄生电容的方法
如果磁芯是导体，首先：
S
饱和电流：
电感量
Imax = Bmax S (D1-D2)/2L
D1
D2
厂家手册给出
电感量：
L （nH）= 0.2 N2 r S(mm) ln (D1/D2)
厂家经常给出每匝的电感量“AL”，则 L （nH）= AL N2
第三十页，共五十页。
干扰抑制用铁氧体
Z = jL + R
L
R(f)
Z
R
1MHz
电感寄生电容的来源
每圈之间的电容 CTT 导线与磁芯之间的电容CTC
磁芯为导体时，CTC为主要因素，
磁芯为非导体时，CTT为主要因素。
第十七页，共五十页。
克服电容非理想性的方法
大容量
衰减
大电容
小容量
输入共模电感在电路中的故障分析
组直流电阻的电压下降，所以共模电感对输入电流
的损耗是非常小的。
技术部培训教材
输入共模电感在电路中的故障分析
2. 线圈短路对共模电感的影响 造成共模电感线圈短路有两种情况，其一是两 绕组隔离不良并造成两绕组绝缘破坏而短路，另一 种情况是两绕组通过磁芯形成短路（环型磁芯共模 电感容易反生此短路）共模电感在工作时发生两线 圈短路, 将造成输入电流短路,如果电源中没有短路保 护，共模电感将瞬间被短路电流烧损,一般这种故障 发生时,仅烧损共模电感本身和共模电感输出端前面 的元件,而共模电感输出端后的电路元件不会损坏。
输入共模电感在电路中的故障分析
技术部培训教材
讲师：朱总工
2005年
输入共模电感在电路中的故障分析
1. 共模电感的工作原理: 共模电感是开关电源输入电源滤波器的一部分,它在 滤波器中用于抑制开关电源和电网的共模干扰,同时给 开关电源提供一个低阻抗的输入电流通路,从下图来说 明共模电感对共模干扰和电源输入电流的工作原理..。
C1和C2一般设计在≤0.1uF=0.1×10-6 F，此时对输入电
流50Hz或0Hz(DC)，XC很大，对高频干扰信号，XC很 小，频率愈高，XC愈小，即C1和C2在高频时使共模电 感输入和输出端近似短路，这种情况，L1和L2相当 L1=L2，K1的耦合电感同名端并联，其并联电感和
L1，L2相等。但当L1和L2绕组匝数不等时，共模电感
技术部培训教材
输入共模电感在电路中的故障分析
3. 共模电感输出端元件短路对共模电感的影响 共模电感的输出端并联环路中如有元件短路，将 使流经共模电感的输入电流增大，短路愈深，输入 电流愈大，大的电流将使共模电感线圈温升增加， 如果电路中没有保护电路，将可能发生共模电感烧 毁，这时在短路环路中的短路元件和被短路电流通 过的元件也可能因过热损环或烧毁。
共模电感电路
共模电感电路一、概述共模电感电路是一种常见的电路，它在实际应用中具有重要的作用。
共模电感电路通常由两个互相耦合的线圈和一个磁芯组成，其中一个线圈为信号线圈，另一个为共模线圈。
在工业控制、通信、计算机网络等领域中，共模干扰是一个普遍存在的问题，而共模电感电路可以有效地抑制共模干扰信号。
二、基本原理1. 互感耦合互感耦合是指两个线圈之间存在磁场相互作用的现象。
当两个线圈之间存在磁场时，它们之间就会产生互感耦合。
在共模电感电路中，信号线圈和共模线圈之间就通过磁芯实现了互感耦合。
2. 共模信号与差分信号在传输信号时，会存在两种情况：差分信号和共模信号。
差分信号指的是两个相反方向的信号（如正弦波），而共模信号指的是同向的噪声或干扰（如交流干扰）。
因此，在数据传输过程中需要对这些噪声进行抑制。
3. 共模电感电路的工作原理共模电感电路通过将共模信号转化为差分信号，从而抑制共模干扰。
当共模信号进入共模线圈时，它会产生一个磁场，从而在信号线圈中诱导出一个电压。
由于这个电压与共模信号同向，因此会对传输的数据产生干扰。
而当这个干扰信号通过磁芯进入到差分线圈时，它会在差分线圈中诱导出两个相反方向的电压，从而被抵消掉。
三、应用场景1. 工业控制在工业控制领域中，常常需要对传输的数据进行抑制噪声和干扰。
例如，在机器人控制系统中，需要传输大量的数据和指令。
但是由于机器人运动时可能会产生许多噪声和干扰信号，因此需要使用共模电感电路来抑制这些噪声和干扰。
2. 通信领域在通讯领域中，共模干扰也是一个普遍存在的问题。
例如，在电话线路传输过程中可能会受到来自其它设备的交流噪声和干扰。
因此，需要使用共模电感电路来抑制这些噪声和干扰。
3. 计算机网络在计算机网络中，也经常需要使用共模电感电路来抑制干扰信号。
例如，在局域网中，可能会受到来自其它设备的干扰信号。
此时，可以使用共模电感电路来抑制这些干扰信号。
四、设计要点1. 选择合适的磁芯材料在设计共模电感电路时，需要选择合适的磁芯材料。
线路 共模电感
线路共模电感共模电感是指在共模模式下对信号进行滤波的电感元件。
在电路中，共模信号是指同时作用于两个输入端口的信号，其电压相等且同向。
共模电感的作用是通过对共模信号的滤波，减小或抑制共模干扰，提高信号的纯净度和可靠性。
我们来了解一下共模信号的产生和特点。
在实际电路中，由于各种因素的影响，如电源噪声、地线干扰、电磁辐射等，会导致信号中同样的干扰信号出现在两个输入端口上，形成共模信号。
共模信号具有以下特点：1) 共模信号的频率范围通常较低，一般在几十Hz 到几百kHz之间；2) 共模信号的幅度较大，通常是差模信号的几倍甚至更高。
为了对共模信号进行滤波，降低共模干扰，我们可以使用共模电感。
共模电感是一种特殊设计的电感元件，其结构和工作原理与普通电感有所不同。
共模电感通常由两个绕组组成，一个是差模绕组，用于传输差模信号，另一个是共模绕组，用于滤除共模信号。
共模电感的差模绕组和共模绕组之间通过磁耦合或电容耦合的方式连接。
在差模信号通过差模绕组传输时，共模绕组对其几乎没有影响；而在共模信号通过共模绕组传输时，差模绕组对其几乎没有影响。
这样，通过共模电感的设计和连接，可以实现对差模信号的传输和共模信号的滤波。
共模电感的滤波效果主要通过其频率响应特性来实现。
在差模模式下，共模电感对差模信号几乎没有阻抗，可以将其传输到下一个电路中；而在共模模式下，共模电感对共模信号具有较高的阻抗，可以将其滤除或减小。
这样，通过共模电感的作用，可以有效地抑制共模干扰，提高信号的质量和可靠性。
除了滤除共模信号，共模电感还可以起到隔离信号的作用。
在一些特殊的应用中，为了保证信号的独立性和可靠性，需要对信号进行隔离。
共模电感可以通过差模绕组和共模绕组之间的磁耦合或电容耦合来实现信号的隔离，从而避免信号之间的相互影响和干扰。
总结起来，共模电感是一种用于滤除共模干扰和隔离信号的电感元件。
通过其特殊的设计和连接方式，共模电感可以实现对差模信号的传输和共模信号的滤波，提高信号的纯净度和可靠性。
线路 共模电感
线路共模电感什么是共模电感？共模电感，也称为共模差模电感，是指用于抑制电路中的共模噪声的一种电感。
在现代电子设备中，共模电感起到了非常重要的作用，特别是在高频和射频应用中。
共模电感能够有效地隔离和抑制信号中的共模噪声，从而提高系统的抗干扰能力和信噪比。
共模电感的工作原理共模电感的工作原理与普通电感相似，都是基于电磁感应原理。
共模电感通常由两个绕组组成：差模绕组和共模绕组。
差模绕组用于传输差模信号，共模绕组则用于传输共模信号。
共模电感的关键在于共模绕组的设计和实现。
共模电感的目标是使差模信号尽可能地传输，同时将共模信号隔离和抑制。
在电路中，共模电感与其他元件（如电容和电阻）组合使用，构成共模滤波器。
共模滤波器通过选择合适的共模电感和其他元件的数值和配置，可以有效地抑制共模噪声，提高线路的抗干扰能力。
共模电感的应用共模电感广泛应用于各种电子设备和系统中，特别是在高频和射频领域。
以下是一些常见的共模电感应用示例：1.通信系统：在通信系统中，共模电感用于滤除共模噪声，提高传输质量和可靠性。
例如，在调制解调器中使用共模电感抑制传输线上的干扰信号。
2.无线电设备：无线电设备中经常面临共模噪声的问题。
共模电感可以用于隔离和抑制共模噪声，提高接收信号的质量和可靠性。
3.高速数据传输：在高速数据传输中，共模电感用于减少传输线上的串扰和共模噪声。
共模电感能够提高信号完整性和数据传输速度。
4.电源系统：共模电感也被广泛应用于电源系统中，用于减少电源线上的噪声和干扰。
共模电感能够降低系统的电磁辐射，并提供更稳定的电源供应。
如何选择共模电感？选择适合的共模电感对于电路性能的提高非常关键。
以下是一些选择共模电感的要点：1.频率范围：共模电感的频率范围应该与电路工作的频率范围匹配。
选择频率范围合适的共模电感，可以最大限度地提高抗干扰能力和信号质量。
2.阻抗匹配：共模电感的阻抗应该与其他电路元件匹配。
阻抗匹配可以提高信号传输效率和质量。
共模电感
必要因素
共模电感缺失=防EMI性能低下？这样的说法显然是颇为片面的。
诚然，由于国家的EMI相关规范并不健全，部分厂商为了省料就钻了这个空子，在整体防EMI性能上都大肆省 料压缩成本(其中就包括共模电感的省略)，这样做的直接后果就是主板防EMI性能极其低下；但是对于那些整体 设计优秀，用料不缩水的主板，即使没有共模电感，其整体防EMI性能仍能达到相关要求，这样的产品仍然是合 格的。因此，单纯就是否有共模电感这一点来判断主板的优劣并不恰当.
设计因素
在一些主板上，我们能看到共模电感，但是在大多数主板上，我们都会发现省略了该元件，甚至有的连位置 也没有预留。这样的主板，合格吗？
不可否认，共模电感对主板高速接口的共模干扰有很好的抑制作用，能有效避免EMI通过线缆形成电磁辐射 影响其余外设的正常工作和我们的身体健康。但同时也需要指出，板卡的防EMI设计是一个相当庞大和系统化的 工程，采用共模电感的设计只是其中的一个小部分。高速接口处有共模电感设计的板卡，不见得整体防EMI设计 就优秀。所以，从共模滤波电路我们只能看到板卡设计的一个方面，这一点容易被大家忽略，犯下见木不见林的 错误。
理论知识
计算机内部的主板上混合了各种高频电路、数字电路和模拟电路，它们工作时会产生大量高频电磁波互相干 扰，这就是EMI。EMI还会通过主板布线或外接线缆向外发射，造成电磁辐射污染，影响其他的电子设备正常工作。
PC板卡上的芯片在工作过程中既是一个电磁干扰对象，也是一个电磁干扰源。总的来说，我们可以把这些电 磁干扰分成两类：串模干扰(差模干扰)与共模干扰(接地干扰)。以主板上的两条PCB走线(连接主板各元件的导线) 为例，所谓串模干扰，指的是两条走线之间的干扰；而共模干扰则是两条走线和PCB地线之间的电位差引起的干 扰。串模干扰电流作用于两条信号线间，其传导方向与波形和信号电流一致；共模干扰电流作用在信号线路和地 线之间，干扰电流在两条信号线上各流过二分之一且同向，并以地线为公共回路。
电子工程师培训教程(经典电路分析)ch9
例 9.4 画出例 9.2电路的相量图。
解：以
•
I 为参考相量，根据
•
U
=
•
U
•
•
R+UL+UC
画出相量图。
U L
OIU R
U10 Z10 I 182.07 20.03o V
I1
U 10 ZC
0.5769.97o
A
I2
U 10 ZR2
0.18 20.03o
A
§9.3 电路的相量图
电路的相量图由相关的电压和电流相量在复平面上组成。
画相量图要点：
•根据各相量的相位相应地确定各相量在图上的位置。 •按比例画出各相量的模。 • 以电路并联部分的电压相量为参考，确定各并联支 路电流相量与电压相量之间的夹角；再根据 KCL
5.657 45o 5 - 36.9o
1.1381.9o A
法二：戴维宁等效变换
Z2
I
IS
Z1
Z3
Z
Z2 +
IS
•
Z1
Z3 U oc
-
Z0
+
•
U oc
-
•
I
Z
Z2
Z1
Z3
Z0
法二：戴维宁等效变换
Uoc IS (Z1 // Z3 ) 84.85545o V
Z0 Z1 // Z3 Z2 15 j45Ω
Z的电抗
Z
U I
U I
( u
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
~END~
本课程讲解完毕，进入自由提问阶段 ***谢谢***
1. 共模电感的工作原理: 共模电感是开关电源输入电源滤波器的一部分,它在 滤波器中用于抑制开关电源和电网的共模干扰,同时给 开关电源提供一个低阻抗的输入电流通路,从下图来说 明共模电感对共模干扰和电源输入电流的工作原理..。
从图(a)中可以看出,对于方向相同, 信号大小相 等的共模干扰信号在磁芯中的磁通方向相同被加强, 形成大的感抗,并对共模干扰进行抑制。图(b)中，共 模电感对方向相反，大小相等的电路输入电流由于 在磁芯中产生的磁通相互抵消，此时的电感近似为 零，所以对输入电流阻抗非常小，产生的电压降就 是绕组直流电阻的电压下降，所以共模电感对输入
4. 共模电感线圈匝间短路对共模电感的影响 共模电感线圈发生匝间短路，即在耦合电感中形 成短路环，产生短路环流，造成共模电感的电感量和Q 值大大下降，电感和Q值大大下降，将破坏共模电感对 共模干扰的抗干扰能力，造成开关电源EMC/EMI性能 下降至不合格，另一方面，匝间短路引起共模电感的 降低不影响共模电感的输入电流通路的工作，因为共 模电感两个线圈是串联在输入电流回路中，共模电感 对电源输入呈低阻抗状态，对于输入电流，要求共模 电感愈小愈好，此种情况共模电不会产生线圈发热和
电流的损耗是非常小的。
2. 线圈短路对共模电感的影响 造成共模电感线圈短路有两种情况，其一是两 绕组隔离不良并造成两绕组绝缘破坏而短路，另一 种情况是两绕组通过磁芯形成短路（环型磁芯共模 电感容易反生此短路）共模电感在工作时发生两线 圈短路, 将造成输入电流短路,如果电源中没有短路保 护，共模电感将瞬间被短路电流烧损,一般这种故障 发生时,仅烧损共模电感本身和共模电感输出端前面 的元件,而共模电感输出端后的电路元件不会损坏。
3. 共模电感输出端元件短路对共模电感的影响 共模电感的输出端并联环路中如有元件短路，将
使流经共模电感的输入电流增大，短路愈深，输入 电流愈大，大的电流将使共模电感线圈温升增加， 如果电路中没有保护电路，将可能发生共模电感烧 毁，这时在短路环路中的短路元件和被短路电流通
过的元件也可能因过热损环或烧毁。
烧损现象。
5. 共模电感两线圈匝数不等对共模电感的影响 共模电感实际工作电路如下：
共模电感的输入和输出端都并有一个电容，电容的容
Xc 1 抗为：
2fC
式中： Xc 容抗，单位：Ω f 电流频率，单位：Hz C 电容，单位：F
C1和C2一般设计在≤0.1uF=0.1×10-6 F，此时对输入 电流50Hz或0Hz(DC)，XC很大，对高频干扰信号， XC很小，频率愈高，XC愈小，即C1和C2在高频时使 共模电感输入和输出端近似短路，这种情况，L1和L2 相当L1=L2，K1的耦合电感同名端并联，其并联电 感和L1，L2相等。但当L1和L2绕组匝数不等时，共模 电感在电路中工作就等于L1≠L2，K1的耦合电感同 名端并联，由于产生短路环流，其电感量和Q值将大大 下降，在高频，失去对共模干扰的抗干扰能力，失去 共模电感的作用，而对于电源输入电流不产生什么影