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混成式共模電感的原理及功能講解？共模電感廠家今天就給各位大家們解開(kāi)這個(gè)謎團(tuán)！
EMI抑制方案有許多組合，包括濾波器組合、變壓器繞線安排，甚至PCB布局。本文提供一種結(jié)合共模電感與差模電感的磁混成，稱(chēng)之為混成式共模電感器。不僅保留共模電感的高阻抗特性，同時(shí)利用其很高漏電感當(dāng)成差模電感用。不僅可以縮小體積節(jié)省濾波器成本，更提供了工程師快速解決傳導(dǎo)型EMI 問(wèn)題的方法。
一、混成式共模電感的原理與功能：
在常規(guī)單級(jí)EMI 濾波器電路中，如圖一，有共模噪聲濾波器 (LCM、CY1與CY2) 與差模噪聲濾波器 (LDM、CX1與CX2) 分別形成”LC濾波器”衰減共模與差模噪聲。共模電感通常以高導(dǎo)磁錳鋅 (Mn-Zn) 鐵氧體 (Ferrite) 制成，電感值可達(dá)1~50mH。共模電感器，如圖二，由于繞線極性安排，雖然兩組線圈分別流過(guò)負(fù)載電流，但鐵芯內(nèi)部磁力線互相抵消，一般不存在鐵芯飽和的問(wèn)題。常用的鐵芯有環(huán)型 (Toroidal)、UU型 (UU-9.8、UU-10.5等)、ET型與UT型，如圖三。為了獲得足夠的共模電感值，要盡量讓兩組線圈的耦合達(dá)到最好，所以多采用施工成本較高的環(huán)型或一體成型電感的ET與UT 鐵芯。
二、共模濾波器(a)環(huán)型(b)ET型(c)UU型(d)UT型：
從共模電感的工作原理與等效電路來(lái)看，雙繞組的共模電感雖然有很好的耦合，但是還是存在漏電感，漏電感就是由漏磁通造成。這個(gè)漏電感在等效上串聯(lián)在電路上，功能上與差模電感無(wú)異。所以可以說(shuō)，共模電感器的漏電感可以利用來(lái)做為差模濾波器。然而如圖三所示的共模電感器，由于機(jī)械結(jié)構(gòu)的關(guān)系，其漏電感都很小，約莫在數(shù)mH到100mH。如果要得到更大的漏電感，只有增加匝數(shù)一途，如此一來(lái)，線徑變細(xì)，電流耐受降低。要改善只有增加鐵芯尺寸，當(dāng)然也增加了濾波器的體積與成本。許多要求極高共模電感的應(yīng)用，其實(shí)不在濾除共模噪聲，而是要得到較大的漏電感當(dāng)差模濾波器用，只是許多工程師不甚清楚罷了。
三、共模電感器的等效模型：
為了增加共模電感的漏電感，特殊的鐵芯結(jié)構(gòu)與繞線方法稱(chēng)為混成式共模電感器 (Integrated Common-mode Choke) 或者稱(chēng)混成共模電感器 (Hybrid Common-mode Choke)，如圖五所示。這樣的結(jié)構(gòu)，不僅可以保留共模電感量以充分濾除共模噪聲，而且其漏電感形成的差模電感可以高達(dá)數(shù)百mH，配合適當(dāng)?shù)腦電容，可以有效的濾除中低頻段 (150kHz~3MHz) 的差模信號(hào)。實(shí)驗(yàn)證明混成式共模電感器不僅具有很好的濾波特性，低成本與小體積更是最大的優(yōu)點(diǎn)。
四、立式與臥式混成式共模電感器
1、主要的電氣參數(shù)
混成式共模電感器除保留了常規(guī)的共模電感器的規(guī)格外，還兼具差模電感的特性。一般除了用共模與差模電感量標(biāo)示外，還要以以下參數(shù)來(lái)規(guī)范。
1)共模阻抗 (Common-mode Impedance, ZCM) :
相較于電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò) (Line Impedance Stabilization Network, LISN)的高頻等效電阻 (共模為25W)，濾波用的共模阻抗越大越好。除了鐵芯材質(zhì)外，繞線的方法(槽數(shù))更影響高頻阻抗的高低。共模阻抗的量測(cè)法，圖七為ASU-1200系列共模阻抗特性圖。由于繞線的層間雜散電容 (Stray Capacitance, CS) 存在，高頻時(shí)將變?yōu)殡娙菪裕籆S越小越好。
(2)共模電感 (Common-mode Inductance, LCM) :
傳統(tǒng)上，習(xí)慣以外加測(cè)試電壓 (VOSC)與頻率來(lái)規(guī)范共模電感。依鐵芯材料特色，共模電感以VOSC = 1Vac @100kHz 量測(cè)較為穩(wěn)定。
(3)差模阻抗 (Differential-mode Impedance, ZDM) :
同樣的，量測(cè)等效差模阻抗的方法，用差模阻抗特性圖 來(lái)定義差模濾波的效能；相較于LISN 的等效電阻100W，差模阻抗也是越大越好。當(dāng)然高頻時(shí)一樣會(huì)變成電容性，但只要阻抗夠大，一樣有濾波的效果。