用于电磁干扰滤波器的共模电感器.
广州共模电感参数
广州共模电感参数一、介绍共模电感是一种用于抑制电磁干扰的元件，它可以有效地过滤掉信号中的共模干扰。
广州共模电感作为一种常见的元器件，在电子工程中应用广泛。
本文将重点介绍广州共模电感的参数。
二、参数1. 电感值广州共模电感的电感值是指在直流条件下，该元件对交流信号阻抗的大小。
通常用亨利（H）作为单位表示，常见的规格有10uH、22uH、33uH等。
2. 额定电流额定电流是指在规定条件下，该元件能够承受的最大直流或交流有效值。
广州共模电感通常以毫安（mA）为单位表示，例如100mA、200mA等。
3. 直流内阻直流内阻是指在直流条件下，该元件所具有的内部阻力大小。
它会影响元件对交流信号的阻抗大小和品质因数。
广州共模电感通常以欧姆（Ω）为单位表示。
4. 品质因数品质因数是指在特定频率下，该元件所具有的能量损耗与储存能量之间的比值。
品质因数越高，说明元件损耗的能量越少，性能越好。
广州共模电感的品质因数通常在30~80之间。
5. 电感漏感电感漏感是指在共模电流作用下，该元件所具有的磁场对外界环境的影响程度。
它会影响元件对信号的传输效果和抑制能力。
广州共模电感的漏感通常在0.1~0.5之间。
6. 工作温度范围工作温度范围是指该元件能够正常工作的环境温度范围。
广州共模电感通常在-40℃~+85℃之间。
三、应用广州共模电感主要应用于各种电子设备中，如计算机、通讯设备、音频设备等。
它可以有效地抑制信号中的共模干扰，提高信号传输质量和稳定性。
四、结论综上所述，广州共模电感是一种重要的元器件，在各种电子设备中得到了广泛应用。
了解其参数对于正确选型和使用具有重要意义。
磁芯材料
芯便宜，因为环形磁芯是一整个
零件，而其他形状磁芯是由两半
构成。 磁芯由两半构成时，必须 绕制成本不会过高。
真正的一阶滤波器在超出转
研磨这两半的结合面，使它们平
折频率时可使衰减在每个倍频上
整光滑，从而使两半之间的气隙
因此，共模电感器最好采用 增加 -6dB。转折频率一般较低，
最小。 另外，高磁导率磁芯一般 环形磁芯，下文着重讨论环形磁 足 以 使 感 抗成 为 阻 抗的主 要 部
能源
用于电磁干扰滤波器的共模电感器 需要慎重选择磁芯材料
Robert West, Magnetics, A Division of Spang and Co.
多数电磁干扰滤波器必须使用共模电感器。由于共模电感器在很宽的 频率范围内阻抗很高，所以可抑制高频开关电源产生的高频噪声。
开关 电 源 会 产 生 以 下 两 类 噪 共模电感器用于衰减共模噪声。 的绕组构成。这两个绕组使每个
(5000µ)
(10,000µ) (15,000µ)
42206-TC 22.1
13.72
6.35
3020
6040
9060
4
le (cm) Ae (cm²) Ve (cm³)
5.42
0.250 1.36
J 材料 (5000µ):N = 1000 (1.59 毫亨/3020-20%) ½ = 25.6 匝
W 材料 (10,000µ):N = 1000 (1.59 毫亨/6040-30%)½ = 19.4 匝
H 材料 (15,000µ):N = 1000 (1.59毫亨/9060-30%) ½ = 15.8匝
如果使用 J 材料，那么肯定要 使用较小的线径，而原来的线径很 适合 H 材料。W 材料所需的匝数 只比以上第 4 步计算出的最大匝 数（17 匝）稍大一点。
共模电感认识
共模电感(Common mode Choke)，也叫共模扼流圈，是在一个闭合磁环上对称绕制方向相反、匝数相同的线圈。
理想的共模扼流圈对L（或N）与E 之间的共模干扰具有抑制作用，而对L 与N 之间存在的差模干扰无电感抑制作用。
但实际线圈绕制的不完全对称会导致差模漏电感的产生。
信号电流或电源电流在两个绕组中流过时方向相反，产生的磁通量相互抵消，扼流圈呈现低阻抗。
共模噪声电流（包括地环路引起的骚扰电流，也处称作纵向电流）流经两个绕组时方向相同，产生的磁通量同向相加，扼流圈呈现高阻抗，从而起到抑制共模噪声的作用。
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。
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。
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。
共模电感在制作时应满足以下要求：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。
2）当线圈流过瞬时大电流时，磁芯不要出现饱和。
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。
通常情况下，同时注意选择所需滤波的频段，共模阻抗越大越好，因此我们在选择共模电感时需要看器件资料，主要根据阻抗频率曲线选择。
另外选择时注意考虑差模阻抗对信号的影响，主要关注差模阻抗，特别注意高速端口。
共模电感小知识
一、初识共模电感共模电感(Common mode Choke)，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。
图1 各种CMC小知识：EMI(Electro Magnetic Interference，电磁干扰)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，不但影响其它的电子设备正常工作，还对人体有害。
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(连接主板各组件的导线)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，如图1-1所示。
图2是我们常见的共模电感的内部电路示意图，在实际电路设计中，还可以采用多级共模电路来更好地滤除电磁干扰。
此外，在主板上我们也能看到一种贴片式的共模电感(图3)，其结构和功能与直立式共模电感几乎是一样的。
图4 贴片CMC二、从工作原理看共模电感为什么共模电感能防EMI？要弄清楚这点，我们需要从共模电感的结构开始分析。
图5 共模电感滤波电路图4是包含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。
emi共模电感和电容的选值 -回复
emi共模电感和电容的选值-回复【emi共模电感和电容的选值】是指在电磁干扰（EMI）滤波器设计中，选择共模电感和电容的数值大小。
这些元件在电子设备中起到抑制电磁干扰的作用，因此选值的准确性对于电子设备的干扰控制和性能稳定性至关重要。
本文将一步一步回答关于选择emi共模电感和电容的问题。
第一步：了解emi共模电感和电容的作用和原理在开始选择emi共模电感和电容之前，我们首先需要了解它们的作用和工作原理。
共模电感是一种电感元件，通过对共模干扰信号进行电感耦合和滤波，将其抑制在设备内部，以减少电磁辐射和接收的干扰信号。
共模电容则通过对共模信号的地线屏蔽和高频滤波，起到相似的干扰抑制作用。
它们通常是在电子设备的信号路径上并行连接的。
第二步：确定emi共模电感和电容的适当数值范围emi共模电感和电容的数值范围要根据具体的设备和要求来确定。
在选择之前，我们需要考虑以下几个因素：1.频率范围：不同的设备在工作时会产生不同频率的干扰。
因此，我们需要根据设备产生或接收的干扰频率范围来确定emi共模电感和电容的数值。
2.设备电路的特点：不同的设备电路结构和工作方式可能需要不同的emi滤波参数。
例如，高频或低频工作的设备可能需要不同数值的电感和电容。
3.滤波效果和需求：根据设备的干扰抑制需求，我们需要选择适当的emi 共模电感和电容数值来达到所需的滤波效果。
第三步：参考规格表和经验选择emi共模电感和电容在实际选择emi共模电感和电容数值时，我们可以参考厂商提供的规格表和经验知识。
规格表通常包含了emi滤波器的电感和电容数值范围，以及与特定频率相关的参数。
根据设备工作频率和需求，我们可以找到适合的emi共模电感和电容数值。
此外，积累的经验知识也是选择数值的重要依据，如常见的数值范围和推荐组合。
第四步：进行实验和优化emi共模电感和电容的数值一旦确定了初步的emi共模电感和电容数值，我们可以通过实验进行进一步的优化。
共模电感浅谈
共模电感浅谈存储与多媒体产品线彭浩版本历史目录1.共模电感简介 (3)2.共模电感用于EMI滤波器 (4)2.1噪声测量方法 (4)2.2滤波器电路结构分析 (4)2.3滤波器元器件参数计算 (6)2.4共模电感的差模电感 (7)3.共模电感的寄生参数 (9)3.1寄生电容C1、C2 (9)3.2电感L LK、L C (11)3.3等效电阻R C、R W (11)4.磁芯材料与共模电感磁芯选型 (12)4.1铁氧体磁芯 (12)4.2磁粉芯与高磁通磁粉芯 (12)4.3共模电感磁芯选型 (13)5.共模电感的设计流程 (14)6.共模电感安规管控 (15)1. 共模电感简介共模电感，也叫扼流圈，常用在开关电源中过滤共模的电磁干扰信号。
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，如图1-1所示；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。
图1-1 差模信号通过共模线圈2. 共模电感用于EMI 滤波器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，因而共模电感对差模噪声也有抑制作用。
实际应用中，共模电感常和X 电容、Y 电容组成EMI 滤波器，滤除差模噪声和共模噪声。
2.1 噪声测量方法图2-1所示为典型的噪声测量结构图，噪声的测量主要通过LISN 来实现。
共模与差模抗干扰滤波器中电感材料的选择原则
共模与差模抗⼲扰滤波器中电感材料的选择原则摘要：从磁性材料的⾓度指出了共模与差模抗⼲扰滤波器中电感材料的选择原则。
指出必须根据⼲扰信号的类型（共模或差模）选取对应的磁性材料，并按照所需抑制频段研制该材料的磁性能，使之适合该抑制频段需要，只有这样才能得到最佳的抗⼲扰效果。
最后本⽂指出由于开关电源的微型化，促进抗⼲扰电感器件向⽚式化和薄式化的发展。
1引⾔随着开关电源类的数字电路的普及和发展，电⼦设备辐射和泄漏的电磁波不仅严重⼲扰其他电⼦设备正常⼯作，导致设备功能紊乱、传输错误、控制失灵，⽽且威胁着⼈类的健康与安全，已成为⼀种⽆形污染，并不逊⾊于⽔、空⽓、噪声等有形污染的危害。
因此降低电⼦设备的电磁⼲扰(EMI)已成为世界电⼦⾏业关注的问题。
为此欧洲共同体有关EMC委员会制定有关法令于1992年1⽉1⽇开始实施，历时4年后于1996年1⽉1⽇最终⽣效。
该法令指出凡不符合欧洲和国际EMC标准规定的产品⼀律不得进⼊市场销售，违者重罚，同时把EMC认证和电⽓安全认证作为⼀些产品认证的⾸要条件。
此举引起世界电⼦市场巨⼤的震动，EMC成为影响国际贸易⼀个重要的指标。
为了与国际接轨，我国也相继制定了有关EMC法规。
为此我国多次召开电磁兼容标准与论证会，建议⾃1997年1⽉1⽇起在市场上流通的电⼦设备必须制定、设计对⽆线电⼲扰的抑制措施，安置抑制元器件，使产⽣的电磁⼲扰不超过标准规定的电平。
于2001年1⽉1⽇起凡进⼊市场产品必须有EMC标志。
这是我国电⼦产品参与国际市场竞争的第⼀步。
2抗⼲扰滤波器特征Rs ⼩⼤⼩⼤电路RL ⼩⼤⼤⼩表1RS，RL类别和⼤⼩抗⼲扰滤波器与通常的信号滤波器之间有着概念上的区别。
信号滤波器是在阻抗匹配的条件下⼯作，即通过滤波器要保持输⼊与输出信号振幅不变为前提，将其中部分频域作预期的处理和变换。
⽽EMI滤波器⽤于抑制进⼊设备与出⾃设备的电磁⼲扰，具有双向抑制性。
因此这就要求EMI滤波器的端⼝处与设备产⽣最⼤失配。
共模扼流器的作用
共模扼流器的作用
共模扼流器（Common mode Choke），也叫共模电感，是一种常用的电磁干扰抑制器件，主要用于过滤电路中的共模噪声，提高系统的电磁兼容性（EMC）。
共模噪声是指同时作用于电路中两个信号线（如信号和地线）上的干扰信号，它会影响电路的正常工作，甚至造成设备的损坏或数据的丢失。
共模扼流器的原理是利用两个相同的线圈对称地绕制在同一个磁芯上，形成一个四端器件，对于共模信号呈现出大电感，对于差模信号呈现出小电感。
差模信号是指两个信号线上的正常工作信号，它们的幅度相等，相位相反。
共模扼流器可以让差模信号无衰减地通过，而抑制共模信号的传输，从而达到滤波的目的。
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1所以共模电感器和差模电感器有很大差异。
为防止磁芯饱和,差模电感器磁芯的有效磁导率必须低(间隙铁氧体或磁粉芯。
但是共模电感器可使用高磁导率材料,并可用较小的磁芯获得非常大的电感。
选择材料开关电源产生的噪声主要位于装置基频处,并包括高次谐波。
也就是说,噪声频谱一般包括10kHz 到50MHz 之间的部分。
为了提供合适的衰减,电感器的阻抗在此频带内必须足够高。
共模电感器的总阻抗由两部分构成,一部分是串联感抗(Xs,另一部分是串联电阻(Rs。
在低频时,电抗是阻抗的主要部分,但随着频率升高,磁导率的实部减小,磁芯损耗增大,如图 3 所示。
这两个因素综合起来有助于在整个频谱上实现可接受的阻抗(Zs。
多数情况下,共模电感器使用铁氧体。
铁氧体可分为两类:镍锌类和锰锌类。
镍锌材料的特点是初始磁导率低(<1000µ,但是它们可在非常高的频率(>100MHz下保持磁导率不变。
Spang & Co.公司公司分部分部图2. 共模滤波器2相反,锰锌材料的磁导率可超过 15,000,但是在频率为 20kHz 时磁导率就可能开始下降。
由于初始磁导率低,镍锌材料在低频时不能产生高阻抗。
噪声主要部分的频率大于 10 或 20MHz 时,它们是最常用的材料。
但是锰锌材料在低频时磁导率非常大,所以非常适用于抑制 10kHz 到50MHz 范围内的电磁干扰。
因此,下文着重讨论高磁导率锰锌铁氧体。
高磁导率铁氧体可以采用多种形状:环形磁芯、E 型磁芯、罐型磁芯、RM 和EP 磁芯等等,但共模滤波器大多绕制在环形磁芯上。
使用环形磁芯有两大原因。
第一,环形磁芯比其他形状的磁芯便宜,因为环形磁芯是一整个零件,而其他形状磁芯是由两半构成。
磁芯由两半构成时,必须研磨这两半的结合面,使它们平整光滑,从而使两半之间的气隙最小。
另外,高磁导率磁芯一般需要额外的研磨程序,使它们更为光滑(产生镜面般的表面。
环形磁芯不需要上述额外加工过程。
第二,环形磁芯的有效磁导率比其他任何形状的磁芯都高。
如果采用其他形状的磁芯,就要采用两半式结构,这样会在两半结构之间出现气隙,从而减小整个部件的有效磁导率(一般大约减小 30%。
研磨可以减小气隙,但无法消除气隙。
由于环形磁芯是整体结构,不是由两半构成的,所以没有气隙,有效磁导率也不会减小。
但是环形磁芯也有一大缺点,那就是绕制成本很高。
其他磁芯绕制可以使用骨架绕制既快速又经济。
环形磁芯需要专用绕线机,或者必须人工绕制,这使单件绕制成本较高。
不过还好,共模电感器匝数一般很少,所以绕制成本不会过高。
因此,共模电感器最好采用环形磁芯,下文着重讨论环形磁芯。
设计时需要考虑的因素设计时需要考虑的因素设计共模电感器所需的基本参数是输入电流、阻抗和频率。
输入电流决定绕组导体尺寸。
计算线径时,一般采用每平方厘米四百安培的设计值,但是根据电感器可接受的温升,也可能采用其他设计值。
几乎在所有情况下都采用单股导线,因为它不但最便宜,而且因高频肌肤效应产生的铜损有助于减弱噪声。
电感器的阻抗通常取给定频率下的最小值。
. 此阻抗与线路阻抗串联,可实现期望的噪声衰减。
可惜线路阻抗大多未知,所以设计人员经常要使用50Ω 线路阻抗稳定网络(LISN测试滤波器。
这已经成为测试滤波器性能的标准方法,但是其结果可能和实际情况有很大不同。
真正的一阶滤波器在超出转折频率时可使衰减在每个倍频上增加 -6dB。
转折频率一般较低, 足以使感抗成为阻抗的主要部分,所以可用下式计算电感:Ls=Xs/2πf 。
知道电感后,余下的设计工作就是选择磁芯和材料,以及计算匝数。
设计时第一步常常是选择磁芯尺寸。
如果对设计有尺寸要求, 那么只要能保证磁芯经绕制后仍能满足这些要求,就应选择可满足要求的最大尺寸磁芯。
如果没有尺寸限制,可以随意选择磁芯尺寸。
接着是计算磁芯上要绕制的最大匝数。
共模电感器需要两个绕组,通常都是单层,各绕制在磁芯一端,互相隔离。
有时也使用双层和叠绕绕组,但是这两种绕组会使绕组的分布电容增大,从而降低电感器的高频性能。
图3. 阻抗-频率曲线圖3因为线径已经由线路电流确定,所以根据磁芯内半径减去导线半径所得的值,可计算出内周长。
每个绕组所占内周的长度除以导线直径加上绝缘厚度所得的值,就可以计算出最大匝数。
注:如果在绕组之间隔离,每个绕组一般占据 150°到 170°的内圆周。
计算出最大匝数后,下一步是选择材料,以及确定电感。
选择材料时要考率许多因素,例如工作温度、频率范围和成本。
但首先要验证所选磁芯尺寸,其他因素可稍后考虑。
所以,应选择具有合适磁导率的材料,然后计算电感。
多数铁氧体制造厂家会给出所生产磁芯的电感系数(A L值,这样计算电感就方便很多。
匝数和电感之间的关系是:N=1000 (L/A L1/2其中:N = 匝数L = 电感(毫亨A L = 电感系数,单位是毫亨/1000 匝表 1 列出了典型设计资料,并给出使用 A L值进行计算的例子:. 对于该例子:选用 J 材料(5000µ,A L 值是 3020N 为 20 匝,所以:L = 1.208 毫亨如果此最小电感对于设计来说太小,可以选择磁导率更高的材料或更大的磁芯。
但是,如果计算出的电感远高于设计限制,则可以换成更小的磁芯,使用匝数更少。
设计示例设计示例::在 10kHz时需要100Ω 阻抗。
输入线路电流为3A RMS。
1.选择线径选择线径::电流为 3A,电流密度为 400A/cm²,所以导线截面积是0.0075cm²。
选择 #19 AWG,其导线截面积是 0.007907cm² (直径为1 mm,包括绝缘层。
2. 计算最小电感计算最小电感::L 最小= 100Ω/2π(10,000Hz=1.59 毫亨3. 从表中选择磁芯尺寸和材料从表中选择磁芯尺寸和材料:: 选择 J-42206-TCA L= 3020±20%内径= 13.72mm±0.38mm = 13.34mm(最小4. 计算内周长(I.C. 和可能实和可能实现的最大匝数现的最大匝数::I.C. =π(磁芯直径-导线直径I.C. =π(13.34mm - 1 mmI.C. = 38.76mm最大匝数= (160°/360° *(38.76mm/(1mm/匝I.C. = 17.2 匝,或 17 匝5. 计算计算 17 匝时的最小电感匝时的最小电感::A L = 3020 ±20%N = 1000 (L/A L1/217 = 1000 (L/3020 - 20%1/2L = 0.698 毫亨(最小这个值远低于所需的 1.59 毫亨,所以必须进行修改。
可改变的参数是磁芯尺寸、材料磁导率和线径。
磁芯越大,内径就越大,因而可在磁芯上绕制更多匝(磁芯越大A L值也越大。
材料磁导率越高,电感就越大,并且线径越小,可绕制的匝数就越多。
(但这也会增加铜损继续上面的例子,如果要保持42206-TC 的尺寸,就要为每种材料重新计算匝数。
表 1 列出了典型设计资料和使用 A L 值的计算例子。
磁芯类型外径(mm内径(mm 高度(mmA L (毫亨/1000 匝l e (cm A e (cm² V e (cm³J 20% (5000µW 30%(10,000µH 30%(15,000µ42206-TC 22.1 13.72 6.35 3020 6040 9060 5.42 0.250 1.364J 材料 (5000µ:N = 1000 (1.59 毫亨/3020-20% ½ = 25.6匝W 材料 (10,000µ:N = 1000 (1.59 毫亨/6040-30%½ = 19.4 匝H 材料(15,000µ:N = 1000(1.59毫亨/9060-30% ½ = 15.8匝如果使用 J 材料,那么肯定要使用较小的线径,而原来的线径很适合 H 材料。
W 材料所需的匝数只比以上第 4 步计算出的最大匝数(17 匝稍大一点。
应在此磁芯上绕制试验性的绕组,看看是否需要更小的线径。
上述选择磁芯的步骤可能非常费时。
为加快选择过程,在图 5 中给出“磁芯选择图”。
使用方法很简单,只需用RMS 线路电流乘以所需电感(单位毫亨,然后在横坐标轴上找出相应点。
沿此图向上移动,一直到和适当的材料对角线相交,然后继续向上移动,一直到刚好到达下一条水平“磁芯的尺寸线”。
这条线相应于图中纵坐标轴上的某一磁芯尺寸。
图中包括了 J、W 和 H 材料。
显然使用 H 材料时磁芯尺寸最小。
在此图中,假设电流密度是 400 A/cm²,磁芯为单层绕组。
如果采用其他电流密度,需要作些推测(Jµ在 200A/cm²时可使用 Wµ线。
此图仅仅是为了方便选择磁芯,最终设计可能会稍大些或稍小些。
频率特性通过上述设计方法可获得磁芯尺寸和材料,但是没有涉及太多其他必须考虑的细节。
例如,共模滤波器的工作频率范围非常宽(有关电磁干扰的政府法规可达30MHz,所以必须了解超出转折频率的材料性能。
图4。
环形磁芯内圆周锰锌铁氧体在低频(<500kHz时磁导率较高,但随着频率增大磁导率减小。
磁导率越高,开始下降处的频率越低。
但还好,这些材料在高频时(超过100MHz损耗也变得很大,这些电阻损耗使电感器的总阻抗较高。
图 6 和7 说明三种高磁导率材料(J、W 和H的串联感抗(Xs和串联电阻(Rs如何随频率变化。
图8 是每种材料的总阻抗-频率特性。
所示测量结果是在绕了10 个线匝的42206-TC 磁芯上取得的。
从图中可看出,H 材料在低频时明显比W 和J 材料优越。
但是在100kHz 到200kHz 之间,H材料的磁导率降低很多,使总阻抗远低于W 材料的阻抗。
5所以达到 2MHz 之前W 材料阻抗最高,而 2MHz 之后J 材料阻抗最高.如果噪声频谱已知,此类曲线就能帮助设计人员选择适当材料. 频率 MHz 图 6. 串联电抗-温度. 频率 MHz 图 7. 串联电阻-频率. 多数铁氧体材料性能受温度影响.共模扼流圈设计人员主要关注对磁导率和磁感应强度的影响.随着温度升高,多数材料磁导率增大.图 9 是 W 材料的曲线.同样,温度低于 25°C 时预计磁导率会下降.设计最小滤波器电感时,必须考虑到最坏情况的磁导率波动.温度还影响饱和磁感应强度.图 10 说明 W 材料的磁感应强度一般随着温度升高而减小.可用磁感应强度减小使磁芯更容易饱和. 另外,所有磁性材料都有居里温度,在此温度下材料失去磁性.高磁导率铁氧体的居里温度通常在 120°C 到 175°C 之间. 必须知道居里点在哪里,必须使磁芯工作温度低于居里温度.铁氧体不会因超过居里温度而损坏 (例如在焊接期间,但是如果在工作期间达到居里温度,铁氧体会失去磁性. 最后,铁氧体环形磁芯通常涂有绝缘涂层(即聚对二甲苯或环氧树脂等,使磁芯和绕组互相绝缘.这些涂层有自己的额定温度,可能因受热或接触装配期间使用的强洗涤剂而受损.查找有关磁芯涂层的资料,以及前面提到的其他材料性质时应注意参考的制造厂家的数据手册. 铁氧体材料容易产生机械应力,包括压应力和张应力.在合适的应力作用下,高磁导率材料特别容易受影响,而且磁导率可能产生严重的有害变化.磁芯应力有两大原因:密封剂和绕组. 如果密封剂的热膨胀系数和铁氧体不同,就会导致应力. 频率 MHz 图 8. 总阻抗-频率. 6所选密封剂的热膨胀系数应尽可能和铁氧体接近,即使很小的差别也可能引发问题.所以,可以使用一种补救措施,就是在封装磁芯之前,在磁芯上加一层 RTV 之类的弹性材料.温度波动期间密封剂产生应力时,这种弹性涂层可以分散一些应力. 在磁芯上绕制导线时会产生绕组应力.共模电感器通常绕有相当重的导线,这些导线必须拉紧才能很好地缠绕在磁芯上.因此产生的应力可能非常大.通过温度循环一般能消除大部分绕组应力.温度循环范围应为 -55C 到 + 150°C, 在每一端温度下都要保持 30 分钟到 1 小时.变化速度应仅为每分钟几度,防止对铁氧体产生热冲击(裂解.在此过程中,铜线会膨胀和收缩,从而消除施加在磁芯上的力. 为说明应力对铁氧体的作用, 对磁导率不同的四个环形磁芯 (3000,5000,10,000, 15,000施加张力,并测量它们的电感.图 11 中是测量结果,以占初始磁导率的百分比对应每单位磁芯截面积上的力的形式给出. 不出所料,15,000 磁导率材料的磁导率减小最多, 3,000 磁导率而图 10. 磁通密度-温度材料的磁导率减小最少. 磁芯饱和一般认为共模电感器不会饱和, 磁芯中的差模磁通抵消掉了,而共模磁通因为非常少可以忽略.但这并不完全对. 其他人[4,5]已经证明一部分差模磁通经绕组离开了磁芯. 这种漏磁通和导线中的电流以及绕组的漏感成比例.漏磁通离开磁芯而没有抵消掉,所以漏磁通有可能在导线电流很大时使磁芯材料饱和, 或至少使工作点从 BH 回路的原点偏移至磁导率增量(较小的点.磁导率减小导致串联感抗 (XS成比例减小,还会导致有害的噪声通过滤波器. 磁芯饱和问题在不含校正功第三个 10 匝绕组放在磁芯上, 率因数的开关电源中会加剧.电并和电感分析仪相连. 容器充电电流较高,而且振幅因数比RMS 电流大 3 到 4 倍时,很容易使磁芯饱和,同样也会使共模噪声通过(图 12.另外,正如前面提到的,工作温度高会降低饱和磁感应强度,从而加剧这些问题. 为说明磁芯饱和的影响, 将三个磁芯(J,W 和 H 三种材料各一个磁芯绕制成共模滤波器形式.每个磁芯都有两个 15 匝绕组,导线采用 #18 AWG. 7然后将共模绕组串联起来, 于是通过它们的任何电流都会产生相反磁通.接着,将这些绕组接到直流电源上.在直流电流从 0 增大到 15A 过程中, 测量 10 匝绕组的电感. 直流电流模拟通过共模电感器的瞬间线路电流.如图 13 所示, 随着电流增大, 所有磁芯电感都减小.J 和 W 材料在 10 安和 15 安时减小的百分比相同(分别为 10% 和 24%,而 H 材料减小的稍多一些 ( 分别为 15 % 和 35%. 这些结果说明共模电感受漏感影响,而且在峰值电流下磁芯可能饱和.如果发现电感器出现局部磁芯饱和现象,就可能需要换用磁导率更高的材料.由于磁导率更高,因而可通过增大起始电感来抵消磁芯饱和的影响,如图 13 所示,或者通过减小匝数而降低饱和度,从而减小漏感. 采用不同磁芯尺寸和绕制技术也可以减小漏感. 参考文献 1. MAGNETICS 技术公报, FC-S2,1994. 2. MAGNETICS 铁氧体磁芯产品目录,FC-601,1994. 图 11.电感-张力强度. 3. Srebranig , Steven 和 Leonard Crane, 共模滤波器设计指南,Coilcraft Publication 出版公司,1985. 4. Nave,Mark,共模电感器建模,出版商和日期未知. 5. Nave,Mark,一种用于诊断传导干扰的新式差模抑制网络,IEEE,1989. 6. Crane, Leonard 和 Steven 图 12. 因大的振幅因数导致的磁芯饱和 B-H 曲线. Srebranig,共模滤波电感器分析, Coilcraft Publication 出版公司,1985. 7. Knurek,D.F.,减少开关电源中的电磁干扰 , IEEE, 1988. 1995,摘自 PCIM 杂志(1995 年 7 月刊重印. 图 13. 电感-导线电流. 8 FC - S5 1 0 D。