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共模扼流圈選擇
共模扼流圈選擇
電源線上的噪聲可能是一個令人頭疼的問題，會對設(shè)備的性能產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致可靠性問題，并導(dǎo)致意外的系統(tǒng)行為。在設(shè)計電氣設(shè)備時，設(shè)計人員需要考慮兩個問題。
如果輸入電源上的噪音過大，我的設(shè)備將如何工作？
我的設(shè)備是否會產(chǎn)生會影響使用相同電源的其他設(shè)備的噪音？
什么是共模噪聲？
進入設(shè)備的電源上的共模噪聲通常是由耦合到長電線上的大放電電流、不需要的射頻發(fā)射或連接到電源的逆變器和電機等開關(guān)設(shè)備引起的。設(shè)備本身也可以通過開關(guān)元件和非屏蔽電路產(chǎn)生共模噪聲。通過電源線產(chǎn)生的共模噪聲是開關(guān)電源設(shè)計中一個特別關(guān)鍵的問題。管理這些排放對于保護連接到此類電源的設(shè)備和滿足監(jiān)管要求至關(guān)重要。
如何阻止共模噪聲？
電磁干擾和開關(guān)瞬變的問題在于它們同樣影響進出設(shè)備的所有電源線，并且不受差分屏蔽或濾波的影響。當(dāng)電源上存在共模噪聲時，共模扼流圈可以利用電壓波動來產(chǎn)生集中在核心中的相反磁場，這些磁場會相互抵消并以熱量的形式耗散能量。這是通過圍繞公共核心纏繞電源線來實現(xiàn)的。
分立電感器和電容器可用于實現(xiàn)前端低通濾波器而不是共模扼流圈。雖然這些本身可能是一種低成本的解決方案，但由于初級和次級線圈之間的寄生電容，可能需要主變壓器磁通帶或屏蔽來阻止變壓器內(nèi)的共模電流。這會增加成本和復(fù)雜性，并會降低可靠性。
另一種解決方案是使用共模扼流圈，它本質(zhì)上還充當(dāng)電氣濾波器，可阻止兩條或多條電源線共有的高頻噪聲，同時允許線路上所需的直流分量通過。共模扼流圈最常見的用途是濾除開關(guān)模式電源產(chǎn)生的傳導(dǎo)開關(guān)和射頻噪聲。
扼流圈由兩個相同的繞組圍繞一個公共磁芯制成，每個繞組中的電流以另一個相反的方向流動。如果繞組用于電源線，則流入兩者的電流將相同。這兩條線將在公共核心中產(chǎn)生相等且相反的磁通量，該磁通量將相互抵消，理論上在核心中產(chǎn)生零凈通量。這意味著磁芯內(nèi)的磁通量將不依賴于流過電源線的電流，因此不會受到磁芯飽和的限制。直流電源將有效地看到可以忽略不計的電感或阻抗。然而，由于繞組的公共電感，高頻噪聲電流會出現(xiàn)高阻抗，因此會被衰減。
選擇合適的扼流圈
簡單來說，扼流圈是一種磁性電感器，用于阻止或限制不需要的高頻信號，同時允許直流電暢通無阻地通過。在為您的應(yīng)用選擇合適的扼流圈時，需要考慮三個因素。需要多少噪聲衰減？這決定了阻抗。噪聲的下限頻率是多少？這決定了頻率范圍。扼流圈需要處理多少電流？
一個好的經(jīng)驗法則是，扼流圈需要過濾的頻率越低，扼流圈的物理尺寸就需要越大。根據(jù)扼流圈的基本特性，可以在傳統(tǒng)的通孔線圈和封裝元件或表面貼裝封裝中找到元件。表面貼裝變體適用于簡單的電路板結(jié)構(gòu)，專門設(shè)計用于消除廣泛頻率范圍內(nèi)的交流線路傳導(dǎo)共模噪聲，具有高達(dá)1500 V的隔離和高達(dá) 15 A的電流。 這使得它們非常適合開關(guān)模式電源。
共模扼流圈通常有兩種不同的類型：RF（射頻）和AF（音頻）。兩者之間的主要區(qū)別在于用于構(gòu)建扼流圈核心的材料。RF扼流圈使用鐵粉或鐵磁珠芯，而AF扼流圈使用實心磁鐵芯。實心鐵氧體磁芯通常比鐵粉磁芯具有更高的飽和磁通密度和更高的額定電流。您需要哪一種取決于噪聲的較低范圍頻率，但對于直流電源，通常首選 AF 扼流圈。
如果您不確定所需的實際濾波特性，一個好的經(jīng)驗法則是選擇物理上適合可用電路板空間的最大扼流圈，以獲得最大可能的扼流圈阻抗，從而最大程度地抑制共模噪聲.
鐵氧體環(huán)形磁芯提供最有效的磁芯形狀，繞組之間的磁耦合最大，漏電感最小。然而，磁芯材料、大量繞組和塑料安裝底座使它們成為更昂貴的選擇。它們的最大額定電壓還受到繞組之間隔離的限制，通常低于 1500 V。鐵氧體“E”或“U”磁芯形狀可在高達(dá) 3000 V 的繞組之間提供更好的隔離。
扼流圈的數(shù)據(jù)表限制通常由組件允許的加熱限制決定。如果扼流圈將暴露于顯著的共模噪聲水平，那么不要忘記在設(shè)計過程中考慮熱管理。
扼流限制
任何扼流圈的性能都受磁芯飽和效應(yīng)的影響。如果chock存在具有顯著峰值電流的噪聲或高電壓、高能量的共模浪涌，那么內(nèi)核可能會飽和，浪涌電壓將通過。扼流圈的應(yīng)對能力取決于其最大額定電流和任何浪涌的性質(zhì)。如果相關(guān)設(shè)備將暴露在此類浪涌中，則除了共模扼流圈外，還應(yīng)設(shè)計單獨的浪涌保護。