用于電磁干擾濾波器的共模電感器需要慎重選擇磁芯材料多數(shù)電磁干擾濾波器必須使用共模電感器。
由于共模電感器在很寬的頻率范圍內(nèi)阻抗很高，所以可抑制高頻 開關(guān) 電源 產(chǎn)生的高頻噪聲 。
關(guān) 電源會產(chǎn)生以下兩類噪聲：共模和差模。差模噪聲（ 圖1a）的傳播途徑和輸入電流相同。
共模噪聲（ 圖 1b）表現(xiàn)為彼此相等且同相的噪聲，其傳播途徑經(jīng)繞組與地線相連。
為抑制電磁干擾，典型濾波器應(yīng)包含共模電感器、差模電感器和 X 及 Y 電容器。Y 電容器和共模電感器用于衰減共模噪聲。
電感器對高頻噪聲顯示高阻抗，并反射或吸收噪聲，同時，電容器成為到地的低阻抗路徑，使噪聲從主電路中分流出去（ 圖 2）。
為了實現(xiàn)以上功能，共模電感器必須在開關(guān)頻率范圍內(nèi)提供合適的阻抗。
共模電感器由兩組匝數(shù)相同的繞組構(gòu)成。這兩個繞組使每個繞組中的線路電流所產(chǎn)生的磁通大小相等，而相位相反。所以這
兩組繞組產(chǎn)生的磁通相互抵消使磁芯處于未偏置狀態(tài)。差模電感器僅有一個繞組，磁芯需要承受全部線路電流，并且在工作狀態(tài)
下不能飽和。所以共模電感器和差模電感器有
很大差異。為防止磁芯飽和，差模電感器磁芯的有效磁導(dǎo)率必須低（間隙鐵氧體或磁粉芯）。但是共模電感器可使用高磁導(dǎo)率材
料，并可用較小的磁芯獲得非常大的電感。
選擇材料
開關(guān)電源產(chǎn)生的噪聲主要位于裝置基頻處，并包括高次諧波。也就是說，噪聲頻譜一般包括10kHz 到 50MHz 之間的部分。
為了提供合適的衰減，電感器的阻抗在此頻帶內(nèi)必須足夠高。共模電感器的總阻抗由兩部分構(gòu)成，一部分是串聯(lián)感抗 （ Xs ） ，
另一部分是串聯(lián)電阻 （ Rs ） 。在低頻時，電抗是阻抗的主要部分，但隨著頻率升高，磁導(dǎo)率的實部減小，磁芯損耗增大，如 圖 3 所
示。這兩個因素綜合起來有助于在整個頻譜上實現(xiàn)可接受的阻抗（ Zs ） 。多數(shù)情況下，共模電感器使用鐵氧體。鐵氧體可分為兩類：鎳
鋅類和錳鋅類。鎳鋅材料的特點是初始磁導(dǎo)率低 （ <1000µ ） ，但是 它 們 可 在 非 常 高 的 頻 率（ >100MHz ） 下保持磁導(dǎo)率不變。
多數(shù)鐵氧體制造廠家會給出所生產(chǎn)磁芯的電感系數(shù)（A L ）值，這樣計算電感就方便很多。匝數(shù)和電感之間的關(guān)系是：
N=1000 (L/A L ) 1/2
其中：
N = 匝數(shù)
L = 電感（毫亨）
A L = 電感系數(shù)，單位是毫亨/1000匝
表 1 列出了典型設(shè)計資料，并
給出使用 A L 值進(jìn)行計算的例子 ： .
對于該例子：
選用 J 材料（ 5000µ ）， A L 值是 3020
N 為 20 匝，所以：L = 1.208 毫亨
如果此小電感對于設(shè)計來說太小，可以選擇磁導(dǎo)率更高的材料或更大的磁芯。但是，如果計算
出的電感遠(yuǎn)高于設(shè)計限制，則可以換成更小的磁芯，使用匝數(shù)更少 。
設(shè)計示例 ： ：
在 10kHz 時需要 100? 阻抗。 輸入線路電流為 3A RMS 。
1. 選擇線徑 ：
電流為 3A，電流密度為 400A/cm²，所以導(dǎo)線截面積是0.0075cm²。
選擇 #19 AWG，其導(dǎo)線截面積是 0.007907cm² （直徑為1mm），包括絕緣層。
2. 計算小電感 ：
L 小 = 100?/2π（10,000Hz ）=1.59 毫亨
3. 從表中選擇磁芯尺寸和材料 ：
選擇 J-42206-TC
A L = 3020±20%
內(nèi)徑 = 13.72mm
±0.38mm = 13.34mm （小）
4. 計算內(nèi)周長 (I.C.) 和可能實
現(xiàn)的大匝數(shù) ：
I.C. = π （磁芯直徑－導(dǎo)線
直徑）
I.C. = π (13.34mm - 1 mm)
I.C. = 38.76mm
大匝數(shù) = (160°/360°) *
(38.76mm)/(1mm/ 匝 )
I.C. = 17.2 匝，或 17 匝
5. 計算 17 匝時的小電感 ：
A L = 3020 ±20%
N = 1000 (L/A L ) 1/2
17 = 1000 (L/3020 - 20%) 1/2
L = 0.698 毫亨（小)
這個值遠(yuǎn)低于所需的 1.59 毫
亨，所以必須進(jìn)行修改?？筛淖兊?
參數(shù)是磁芯尺寸、材料磁導(dǎo)率和線
徑。磁芯越大，內(nèi)徑就越大，因而
可在磁芯上繞制更多匝（磁芯越大
A L 值也越大）。材料磁導(dǎo)率越高，
電感就越大，并且線徑越小，可繞
制的匝數(shù)就越多。（但這也會增加
銅損）
發(fā)布時間：2024-01-22
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