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详解共模电感和差模电感,分别都有什么用处?

发布日期:2021-06-30
共模电感电源滤波器的设计通常可以从共模和差动模式两方面来考虑。共模滤波器的最重要的部分是共模粉笔线圈,与共模粉笔线圈相比,共模粉笔线圈的显著优点之一是电感值极高,体积小。设计共模粉笔线圈时应考虑的重要问题之一是漏感,即差动模式电感。通常,计算泄漏电感的方法假定为共模电感的1%,实际的泄漏电感在共模电感的0.5%~4%之间。当设计最佳性能的粉笔线圈时,可能不能忽略该误差的影响。
 
泄漏感的重要性。泄漏感是如何形成的呢?即使没有铁芯,绕一周的环形线圈也会将所有的磁通集中在线圈“核心”内。但是,如果环形线圈没有绕一圈,卷法不牢固的话,磁通就会从磁芯漏出来。这个效果与旋转之间的相对距离和螺旋管芯体的磁导率成正比。共模粉笔线圈有两条绕组,这两条绕组被设计成当流到它们的电流沿着线圈芯传播时方向相反,磁场为0。为了安全起见,核心线圈不是双卷的。这样的话,两个绕组之间会有相当大的间隙,自然就会产生磁通量的“泄露”。也就是说,磁场在所有感兴趣的方面都不是0。共模粉笔线圈的泄漏感是差动模式电感。实际上,与差分模式相关联的磁通量在某一点上必须远离磁芯。换言之,磁通不仅在环形核心内,而且在核心外部形成闭环。
                                               共模电感
 
如果芯有差动模式电感,则由于差动模式电流,芯内的磁通量偏离零点,如果偏差过多,则在芯部产生磁饱和现象,共模电感与无核电感大致相同。结果,共模辐射的强度会使电路中没有粉笔线圈。
 
共模粉笔线圈的概要
在滤波器设计中,假定共模和差分模式的两个部分彼此独立。但是,共模粉笔线圈可以提供相当大的差动模式电感器,所以这两个部分并不是真的独立的。该部分的差动模式电感可以通过个别的差动模式电感进行模拟。
 
为了利用差动模式电感,在滤波器的设计过程中,共模和差动模式不应同时进行,应按一定的顺序进行。首先,需要测量并除去共模噪声。通过采用差动模式抑制网络(d i f e r e entialmoderejectonnetwork),可以去除差动模式成分,因此可以直接测量共模噪声。设计共模滤波器,同时在差动模式噪声不超过容许范围的情况下,必须测量共模和差动模式的混合噪声。已知共模分量在噪声余量以下,所以超过基准值的仅是差分模式分量,可以通过共模滤波器的差分模式漏感来衰减。对于低功率电源系统,共模扼流线圈的差动模式电感足以解决差动模式辐射问题,因为差动模式辐射的源阻抗小,所以只有效少量电感。
 
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