概述
電感器變壓器典型應(yīng)用電路——開關(guān)電源電路
EMI濾波典型電路
差模噪聲、共模噪聲及差模電感器、共模電感器
共模電感器設(shè)計
開關(guān)電源產(chǎn)生的共模噪聲頻率范圍從10kHz~50MHz甚至更高,為了對這些噪聲有效的衰減,那么在這個頻率范圍內(nèi),共模電感器就必須提供足夠高的阻抗。因此高磁導(dǎo)率的錳鋅鐵氧體和非晶材料是非常適合的。共模電感器的阻抗Zs由串聯(lián)感抗Xs和串聯(lián)電阻Rs兩部分組成,Zs、Xs、Rs三者隨頻率變化的典型趨勢見下圖。
從圖中我們可以看出在750kHz以下,Xs在Zs中占主要部分,750kHz以上Rs在Zs中占主要部分。
對于抑制共模噪聲的電感器,需要在一個磁芯上繞制兩組電流方向相反的導(dǎo)線,并使用高磁導(dǎo)率的磁芯,如磁導(dǎo)率為5k、7k、10k、12k、15k材料和非晶磁芯等。
差模電感的設(shè)計
對于抑制差模噪聲的電感器,要求磁芯材料在偏磁場下仍然能夠保持磁導(dǎo)率指標(biāo)。下圖中,標(biāo)出了流經(jīng)電感器的電流I,電壓V和磁芯中的磁場強度曲線,并且畫出了差模濾波器和共模濾波器在開關(guān)電源中的應(yīng)用線路圖。在輸入端,可以是交流輸入(如市電),也可以是電池供電(如48V,用于電信設(shè)備中)。當(dāng)電池供電時,磁化電流是恒定的直流電。對于高功率因數(shù)的交流電系統(tǒng),磁化電流接近正弦波波形。而低功率因數(shù)的交流電系統(tǒng),其磁化電流則由一系列的交變脈沖疊加組成。?
適合制作差模電感器(扼流圈)的磁心材料是具有高Bs值的金屬磁粉心磁環(huán)和開路鐵氧體磁芯,但是考慮現(xiàn)在的EMI和EMC的要求,使用鐵鎳鉬、鐵鎳50、鐵硅鋁三種閉和磁路的金屬磁粉心磁環(huán)是最合適的,因為這三種磁心材料在偏磁場下具有極好的電感量保持能力。
三種金屬磁粉心材料進行比較:高磁通鐵鎳50磁粉心的性能最好,因為它在高飽和磁通密度下具有保持電感量的能力,同時它還提供在高頻下所需要的阻尼衰減功能,但是由于該材料本身所具有的磁滯伸縮產(chǎn)生的音頻噪聲,致使高磁通鐵鎳50磁粉心在50Hz或者60Hz下,會產(chǎn)生音頻噪聲(嗡嗡聲)。當(dāng)然直流磁化電流不會產(chǎn)生音頻噪聲,所以它最適合用制作電池供電(工作電流為直流)的電源系統(tǒng)中的輸入濾波電感器。鐵鎳鉬、鐵硅鋁磁粉心都具有特別低的磁滯伸縮系數(shù),它們都不會產(chǎn)生音頻噪聲。鐵鎳鉬磁粉心在直流偏磁場下的磁導(dǎo)率變化量最小,這是它的一個優(yōu)點。鐵硅鋁磁粉心的單位體積成本最低,因此最適合制作民用差模電感器,鐵鎳50和鐵鎳鉬磁粉心的價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鐵硅鋁磁粉心更適合軍用和一些對體積和性能要求高的場合。
END
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