EMC整改,共模电感的使用原理

发布时间:2024-09-18 16:38
作者:AMEYA360
来源:网络
阅读量:472

  区别于常见的电感有四个导线称之为共模电感

  ▎抑制共模噪声

  抑制共模噪声的方法多种多样,除了从源头去减少共模噪声外,通常我们抑制最常用的方法就是使用共模电感来滤除共模噪声,也就是将共模噪声阻挡在目标电路外面。即在线路中串联共模扼流器件。

  这样做的目的是增大共模回路的阻抗,使得共模电流被扼流器所消耗和阻挡(反射),从而抑制线路中的共模噪声。

EMC整改,共模电感的使用原理

  ▎共模扼流器或电感的原理

  若在以某种磁性材料的磁环上绕上同向的一对线圈,当交变电流通过时,因为电磁感应而在线圈中产生磁通量。

  对于差模信号,产生的磁通量大小相同、方向相反,两者相互抵消,因而磁环产生的差模阻抗非常小;

  而对于共模信号,产生的磁通量大小和方向均相同,两者相互叠加从而使磁环产生了较大的共模阻抗。

  这一特性使得共模电感对于差模信号的影响较小,而对共模噪声具有很好的滤波性能。

  通俗的总结:

  因为楞次定律(Lenz's law),共模电感这种连接下,两条线互感形成的磁通是同一方向。 交变电流形成的磁场与磁铁的固有磁场形成对抗,相互抑制,才能实现滤波功能。

  1) 共模电流通过共模线圈,磁力线方向相同,感应磁场加强,从如下图磁力线方向可以看出—实线箭头表示电流方向,虚线表示磁场方向

EMC整改,共模电感的使用原理

  对于共模线圈或者共模电感,当共模电流流过线圈时,由于磁力线方向相同,在不考虑漏感的情况下,磁通量叠加,其原理是互感。

  下图红色线圈产生的磁力线穿过蓝色线圈,同时蓝色线圈产生的磁力线也穿过红色线圈,彼此相互感应。

  从电感的角度来看,电感量也是成倍增加,磁链代表了总磁通量。对于共模电感,当磁通量是原来的2倍时,匝数没有发生变化,电流也没有发生变化,此时电感量增加为原来的2倍,意味着等效磁导率变为原来的2倍。

  等效磁导率何以增加一倍,从下面的电感公式来看,由于匝数N不改变、磁路和磁芯截面积由磁芯的物理尺寸决定,因此也没有改变,唯一就是磁导率u增加了一倍,因而可以产生更多的磁通量。

  所以,共模电感在共模电流通过时,工作在互感模式下。

  在互感的作用下,等效电感量被成倍增加,共模感抗也会成倍增加,因而对共模信号有良好的滤波作用,也就是将共模信号用大阻抗阻挡,不让其通过共模电感,即不让此信号传输到电路的下一级,如下是电感产生的感抗ZL。

  ZL= ωL = 2πfL ,ZL 就是感抗,单位为欧姆 ,ω 是交流发电机运转的角速度,单位为弧度/秒,f 是频率,单位为赫兹 ,L 是线圈电感,单位为亨利。

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