共模电感的原理以及使用

1、共模电感原理以及使用情况。由于EMC所面临解决问题大多是共模干扰，因此共模电感也是我们常用 有力元件之一！这里就给大家简单介绍一下共模电感原理以及使用情况。共模电感是一个以铁氧体为磁芯共模干扰抑制器件，它由两个尺寸相同, 匝数相同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漏电感几乎 不起作用。原理是流过共模电流时磁环中磁通相互叠加I,从而具有相当大电感量, 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

2、模干扰信号，而对线路正常传输差模信号无影响。共模电感在制作时应满足以下要求：1）绕制在线圈磁芯上导线要相互绝缘，以保证在瞬时过电压作用下线圈 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）线圈中磁芯应及线圈绝缘，以防止在瞬时过电小作用下两者之间发生 击穿。4）线圈应尽可能绕制单层，这样做可减小线圈寄生电容，增强线圈对瞬 时过电压而授能力。通常情况下，同时注意选择所需滤波频段，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影响，主要关注差模阻抗，特别注意高速端口。随着电子设备、计算机及家用电器大量涌

3、现和广泛普及，电网噪声干扰日益 严重并形成一种公害。特别是瞬态噪声干扰，其上升速度快、持续时间短、电压 振幅度高（儿白伏至几千伏）、随机性强，对微机和数字电路易产生严重干扰，常 使人防不胜防，这已引起国内外电子界高度重视。电磁干扰滤波器（EMI Filter）是近年来被推广应用一种新型组合器件。 它能有效地抑制电网噪声，提高电子设备抗干扰能力及系统可靠性，可广泛用于 电子测量仪器、计算机机房设备、开关电源、测控系统等领域。1电磁干扰滤波器构造原理及应用1.11构造原理电源噪声是电磁干扰一种，其传导噪声频谱大致为10kHz30MHz,最 高可达150MHz。根据传播方向不同，电源噪声可分为两大类

4、：一类是从电源进 线引入外界干扰，另一类是由电子设备产生并经电源线传导出去噪声。这表明噪 声属于双向干扰信号，电子设备既是噪声干扰对象，乂是一个噪声源。若从形成 特点看，噪声干扰分串模干扰及共模干扰两种。串模干扰是两条电源线之间（简 称线对线）噪声，共模干扰则是两条电源线对大地（简称线对地）噪声。因此，电磁 干扰滤波器应符合电磁兼容性（EMC）要求，也必须是双向射频滤波器，一方面要 滤除从交流电源线上引入外部电磁干扰，另一方面还能避免本身设备向外部发出 噪声干扰，以免影响同一电磁环境下其他电子设备正常工作。此外，电磁干扰滤 波器应对串模、共模干扰都起到抑制作用。1.2基本电路及典型应用电磁干扰

5、滤波器基本电路如图1所示。该五端器件有两个输入端、两个输出端和一个接地端，使用时外壳应后总电感量迅速增大，因此对共模信号呈现很大感抗，使之不易通过，故称作共见表1需要指出，行额定电流较大时，共模扼流圈线径也要相应增大，以便为630VDC或250VAC。图2示出一种两级复合式EMI滤波器内部电路，由于2 EMI滤波器在开关电源中应用为减小体积、降低成本，单片开关电源一般采用简易式单级EMI滤波 器，典型电路如图3所示图(a)及图(b)中电容器C能滤除串模干扰，区别仅是图(a)将C接在输入端,图(b)则接到输出端。图(c)、(d)所示电路较复杂，抑制干扰效果更佳。图(c)中L、输出端。EMI滤波器

6、能有效抑制单片开关电源电磁干扰。图4中曲线a为不加 EMI滤波器时开关电源上0.15MHz30MHz传导噪声波形(即电磁干扰峰值包络 线)。曲线b是插入如图3(d)所示EMI滤波器后波形，能将电磁干扰衰减 50dBpV70dBpV。显然，这种EMI滤波器效果更佳。：目«.，»«°110100ffl to LMI itettBft .n Ptttt52RD.com8 / 83 EMI滤波器技术参数及测试方法3.1 主要技术参数EMI滤波器主要技术参数有：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、

7、外形 尺寸、重量等。上述参数中最重要是插入损耗(亦称插入衰减)，它是评价电磁干 扰滤波器性能优劣主要指标。插入损耗(AdB)是频率函数，用dB表示。设电磁 干扰滤波器插入前后传输到负载上噪声功率分别为P1、P2,有公式：AdB=10lg 趋P1/P2 (1)假定负教阻抗在插入前后始终保持不变，则P1=V12/乙P2=V22/Zo 式中V1是噪声源直接加到负载上电压，V2是在噪声源及负载之间插入电磁干 扰滤波器后负教上噪声电压，且V2VVV1。代入式中得到坪AdB=20lg (2)插入损耗用分贝(dB)表示，分贝值愈大，说明抑制噪声干扰能力愈强。 鉴于理论计算比较烦琐且误差较大，通常是由生产厂家

8、进行实际测量，根据噪声 频谱逐点测出所对应插入损耗，然后绘出典型插入损耗曲线，提供给用户。(830:° 0J5 0.5 I 3510图5典型的播入物耗曲线20 M52RD.com图5给出一条典型曲线。由图可见，该产品可将1MHz30MHz噪声电压衰减65dBo计算EMI滤波器对地漏电流公式为坪ILD=2nfCVC(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上压降，亦即输出端对地电压，可取 V8220V/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=47

9、00pFX2=9400pF, ILD=0.32mA。显然,漏电流及 C 成正 比。对漏电流要求是愈小愈好，这样安全性高，一般应为几白微安至几毫安。在 电子医疗设备中对漏电流要求更为严格。需要指出，额定电流还及环境温度TA有关。例如国外有生产厂家给出 下述经验公式：1=11(4)式中，11是40P时额定电流。举例说明，当TA=50C时，1=0.8811； 而当TA=25C时,1=1.1511。这表明,额定电流值随温度降低而增大,这是由 于散热条件改善缘故03.2 测量插入损耗方法测量插入损耗电路如图6所示。e是噪声信号发生器，Zi是信号源内部阻抗，ZL是负载阻抗，一般取50Qo噪声频率范围可选1

10、0kHz30MHz。首先要在不同频率下分别测出插入前互感同名端简单判断方法2010” 10月191130小M整婢仆生 伤名用户if-里2 关境字：M%42W '&2h图1中L1及L2是两个电感线网.它们之间没有电宜接联系,但当一个线或L2）接上交流电源后.明另一个线圈（L2或 L1）两端所接指示灯就会发亮,这是因为两个线圈之间具有一定互盛XMl时线圈之间存在仃型褐合.若改变两个线期相对位置则指示 灯亮嗖也会融之改变.这是囚为摘合松紧不同结果.当指示灯坡亮时.即是烟台鼓素位置.也足互出M坡大位置.1 .互感通过电磁感陶现象可知：当穿过线网科通力发生变动时,线网中就会礴应出电动势.

11、当个线圈由于其中电流变动而引起碳 通变动时.不仅在本线圈中产生感应电动步,同时在邻近共他线曲中也可能产生感的电动势.在附图2中两个位置较近线圈L1和L2.当 线圈L1中电流式变动时,它所产生磁通111也随之而变动,由此在线图L1中会有感应电动势或感应电压产生.从图中可以若出.磁通 由11 部分还穿过线圈L2.设这部分磁通为621.嘱当il变动时 421将随之而变动这样在线圈2中同样会产生感应电动势或感应 电乐.说明这两个线陶之间有磁羯合存在.这种由于邻近线圈中电流变动而在线陶中产生感应电动势.就称为互感现象.同样.如方电流12通过线圈匕.则电流：2变动时同样会在线IfflLl中产生互盛电动势或

12、互受电吐.如果有一个线网中流是 直流.则在另一个线陶中不能感应出互感电乐柒,也就是说互感对直流不起作用.实验和推理都证明.线圈L1对线陶L2互感和线曲L2对线图L1互感是等效.两线圈之间互盛大小,取决于两个线圈结构、 尺寸、相对位置及介质材料.线圈中没寸铁磁性材料时,互感是线性.但其（ft远小于用磁件材料做铁芯互感员.2 .同名端仍以图1互感线网为例进行分析.国中两个线网”和L2绕在同一BS柱形磁棒上.L1通入电流iL弁假定；足的时间增大. 嘱i所产生磁通44也随时间增大.这时.”要产生门修电动外.L2要产生互感电动纷（这两个电动势都是由44变化引起）.它们所推 动感应电流都将产生及01方向相

13、反碳通,反对©1增加（若i的时间谶小.则修的电流产生磁通及由1方向相同.反对44减少）运用 右手蝶6E定则.可以确定LI、S感的电动势方向,分别标在图上.见用图3.两线陶端点1及3、2及4极性相同.若工是减小,WILL L2中感应电动势方向都反了过来.但册点1及3、2及4极性仍然相同我的把在同一变化磁通作用下.感应电动势极性相同端子称为“同 名际”.感陶电动势极性相反厢f称为“异名期” 1：程图上常把一组同名地用符号“ ”作为标志.互速线圈标上了同名蠲后.线圈 具体境法和它的相对位置就不需要在图上表示出来.欢迎转歌，本文来自电子发烧友网（）显然.不论工如何变化（增加还是谶少）.各线网

14、可考期始终保持同一极性.这就意味着当电流i从两线网同为骑同时流入或 流出时.两线圈48通方向必定一致.这个特点是定义同名而一个主要方法.在确定互空线圈同名而（仃时也称对应而）后,如果己经知道r线朝烧法可以运用楞次定律直接判定.如果不知道线圈具体 绕法（例如线圈被封装在不易打开光子中）时,可以进行测限方法如下，方法一，直流通断法 见附图4所示.晚明1绘开关S接于出流电源,线网2两端接万用去直流电乐挡坡小fit程.当开关S用介瞬间.线圈2产生互感电动势,若电乐友正向偏转.则AC为同名而：若电压表反向偏林.则AC为界名端.方法二，等效电感法一具有互缪为X.电感分别为L1和12两个线圈.若将两个一圈异名端相连作正向串联（串联顺接）时.电-LIE =LBL2-2M；若将两线圈同名洪作反相串联（中联反接）时等值电怨LiE=LHL