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开关电源共模电感计算与开关电源变压器共模电感设计需要注意的问题

2022-02-09 11:49分类:电子元器件 阅读:

 

电感做为带磁部件的关键构成部分,被普遍使用于电力工程电子电路中。特别是在在电路中也是必不可少的一部分。如工业生产控制系统中的电磁继电器,供电系统之电功计量检定表(电表)。开关电源电路机器设备键入和輸出端过滤器,电视接收与发送端之调频器这些均离不了电感。电感在电子电路中首要的的作用有:储能技术、过滤、扼流、串联谐振等。在电路中,因为电源电路解决的均是大电流量或高电压的力量传送,故电感多见“输出功率型”电感器。恰好是由于功率电感有别于小信号分析电感器,在设计方案时易开关电源电路的拓扑结构方法不一样,设计方案方法也就都各有规定,导致设计方案的艰难。当今电路中的电感关键适用于过滤、储能技术、动能传送及其功率因素校准等。电感设计方案包含了电磁感应基础理论,永磁材料及其电气安全等诸多方面的专业知识,设计师需对工作情况和有关主要参数规定(如:电流量、工作电压、頻率、升温、原材料性能等)有了解掌握以做出最有效的设计方案。

电感的归类

电感以其应用场景、产品构造、样子、主要用途等可分成不一样类型,一般 电感设计方案是以主要用途及应用场景做为立足点而进行的。在开关电源电路中以其应用领域不一样,电感可分成:

共模滤波电感器(Common Mode Choke)

常模滤波电感器(Normal Mode Choke)

功率因素校准电感器(Power Factor CorrecTIon - PFC Choke)

交链藕合电感(Coupler Choke)

储能技术平波电感器(Smooth Choke)

磁放大器电磁线圈(MAG AMP Coil)

共模滤波电感器因规定两电磁线圈具备同样的电感器值,同样的特性阻抗等,故此类电感器均选用对称设计方案,其形态多见TOROID、UU、ET等样子。

共模电感的原理

共模滤波电感器又被称为共模扼流线圈(下称共模电感或CM.M.Choke)或Line Filter。

在开关电源电路中,因为整流二极管和耦合电容及其电感器中的交流电或工作电压大幅度转变 ,造成干扰信号源(noise),与此同时键入开关电源中也存有直流之外的高次谐波噪音,这种影响若不多方面遏制,将对负荷机器设备或开关电源电路自身产生危害,因而多个我国之电气安全组织对干扰信号(EMI)发送量均提出了相对的管控要求。当今开关电源电路的电源开关頻率日趋高频率化EMI也随着日益比较严重,因此开关电源电路中均须设定EMI过滤器,EMI过滤器需对常模及共模噪音均做出对应的抑止,以做到某一要求规范。常模过滤器承担过滤出来键入或輸出端二根电线间之差模电磁干扰,共模过滤器承担过滤出来两根入线之共模干扰数据信号。具体共模电感因其办公环境不一样,又可分成AC CM.M.CHOKE;DC CM.M.CHOKE和SIGNAL CM.M.CHOKE三种,在制定或使用时应当以区别。但其原理完全一致,原理如图所示(1)所显示:

开关电源共模电感计算与开关电源变压器共模电感设计需要注意的问题

图1共模电感的功效

如下图所示,在同一磁芯上绕上2组方位相对的电磁线圈,据左手螺旋钢管定则得知,当在键入端A、B两边再加上极性相反,数据信号幅度值同样的差模工作电压时,有虚线所显示的电流量i2,在磁心中造成虚线所显示的磁通量Φ2,只需确保两绕阻彻底对称性,则磁心中两不一样方位之磁通量互相相抵。总磁通量为零,电感线圈基本上为零,对常模数据信号无特性阻抗功效。若在键入端A、B两边再加上旋光性同样,幅度值相同的共模数据信号时,有斜线所显示的电流量i1,在磁心中造成斜线所显示的磁通量Φ1,则磁心中磁通量有一样的角度而相互之间提升,使每一电磁线圈的电感器数值独立出现时的二倍,而XL =ωL,因而,此一绕法的电磁线圈对共模干扰有较强的抑制效果。

具体的EMI过滤器由L、C组成,设计方案时也经常将差模与共模抑止电源电路组成在一起(如图所示2),因而,设计方案时要根据耦合电容的尺寸及其所需合乎的电气安全规范做出电感器值的决策。

图上L1、L2、C1组成常模过滤器,L3、C2、C3组成共模过滤器。

开关电源共模电感计算与开关电源变压器共模电感设计需要注意的问题

图2 EMI滤波器电路

在设计方案共模电感以前,最先要调查电磁线圈须行合乎下列标准:

1 》一切正常运行状态下,不至于因插电开关电源电流量而导致磁心饱和状态。

2 》对高频率电磁干扰要有非常大的特性阻抗,且有一定的频宽,而对输出功率之数据信号电流量有最少的特性阻抗。

3 》电感器的温度系数应小,而分布电容宜小。

4 》电阻测量应尽可能小。

5 》磁感应电磁感应线圈尽可能大,电感器值需平稳。

6 》绕阻间之绝缘性能须达到电气安全规定。

共模电感器之设计方案流程:

Step 0 SPEC获得:EMI容许等级,运用部位。

Step 1电感器值明确。

Step 2 core材料及尺寸明确。

Step 3绕阻线圈匝数及电缆线径明确。

Step 4打样品的

Step 5检测

设计方案举例说明

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图3具体EMI过滤器

Step 0 : 如圖3所显示EMI濾波電路

CX = 1.0 Uf Cy = 3300PF EMI等级 : Fcc Class

Type : Ac Common Mode Choke

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