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1、共模电感的原理以及使用情况。由于EMC所面临解决问题大多是共模干扰，因此共模电感也是我们常用 的有力元件之一！这里就给大家简单介绍一下共模电感的原理以及使用情况。共模电感是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件，它由两个尺寸相 同，匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上，形成一个四端器件， 要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用，而对于差模信号呈现出很小的漏电 感几乎不起作用。原理是流过共模电流时磁环中的磁通相互叠加，从而具有相当 大的电感量，对共模电流起到抑制作用，而当两线圈流过差模电流时，磁环中的 磁通相互抵消，几乎没有电感量，所以差模电流可以无衰减地通过。因此共模电 感在平衡线路
2、中能有效地抑制共模干扰信号，而对线路正常传输的差模信号无影 响。共模电感在制作时应满足以下要求：1）绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘，以保证在瞬时过电压作用下线 圈的匝间不发生击穿短路。2）当线圈流过瞬时大电流时，磁芯不要出现饱和。3）线圈中的磁芯应与线圈绝缘，以防止在瞬时过电压作用下两者之间发 生击穿。4）线圈应尽可能绕制单层，这样做可减小线圈的寄生电容，增强线圈对 瞬时过电压的而授能力。通常情况下，同时注意选择所需滤波的频段，共模阻抗越大越好，因此 我们在选择共模电感时需要看器件资料，主要根据阻抗频率曲线选择。另外选择 时注意考虑差模阻抗对信号的影响，主要关注差模阻抗，特别注意高速端口。随
3、着电子设备、计算机与家用电器的大量涌现和广泛普及，电网噪声干扰日 益严重并形成一种公害。特别是瞬态噪声干扰，其上升速度快、持续时间短、隹 压振幅度高（几百伏至几千伏）、随机性强，对微机和数字电路易产生严重干扰， 常使人防不胜防，这已引起国内外电子界的高度重视。电磁干扰滤波器（EMI Filter ）是近年来被推广应用的一种新型组合器件。 它能有效地抑制电网噪声，提高电子设备的抗干扰能力及系统的可靠性，可广泛 用于电子测量仪器、计算机机房设备、开关电源、测控系统等领域。1电磁干扰滤波器的构造原理及应用1.11构造原理电源噪声是电磁干扰的一种，其传导噪声的频谱大致为 10kHz30MHz，最高可达
4、150MHz。根据传播方向的不同，电源噪声可分为两 大类：一类是从电源进线引入的外界干扰，另一类是由电子设备产生并经电源线 传导出去的噪声。这表明噪声属于双向干扰信号，电子设备既是噪声干扰的对象， 又是一个噪声源。若从形成特点看，噪声干扰分串模干扰与共模干扰两种。串模 干扰是两条电源线之间（简称线对线）的噪声，共模干扰则是两条电源线对大地（简 称线对地）的噪声。因此，电磁干扰滤波器应符合电磁兼容性（EMC）的要求，也 必须是双向射频滤波器，一方面要滤除从交流电源线上引入的外部电磁干扰，另 一方面还能避免本身设备向外部发出噪声干扰，以免影响同一电磁环境下其他电 子设备的正常工作。此外，电磁干扰滤
5、波器应对串模、共模干扰都起到抑制作用。1.2基本电路及典型应用电磁干扰滤波器的基本电路如图1所示。该五端器件有两个输入端、两个输出端和一个接地端，使用时外壳应 接通大地。电路中包括共模扼流圈（亦称共模电感）L、滤波电容C1C4L对串 模干扰不起作用，但当出现共模干扰时，由于两个线圈的磁通方向相同，经过耦 合后总电感量迅速增大，因此对共模信号呈现很大的感抗，使之不易通过，故称 作共模扼流圈。它的两个线圈分别绕在低损耗、高导磁率的铁氧体磁环上，当有 电流通过时，两个线圈上的磁场就会互相加强。L的电感量与EMI滤波器的额定 电流I有关，参见表1。表I电思壬沾胃与滴定电流的美鼎k310121$0.4-
6、0.80.Z-0.3需要指出，当额定电流较大时，共模扼流圈的线径也要相应增大，以 便能承受较大的电流。此外，适当增加电感量，可改善低频衰减特性。C1和C2 采用薄膜电容器，容量范围大致是0.01Mf0.47pF，主要用来滤除串模干扰。 C3和C4跨接在输出端，并将电容器的中点接地，能有效地抑制共模干扰。C3 和C4亦可并联在输入端，仍选用陶瓷电容，容量范围是2200Pf0.1uF。为减 小漏电流，电容量不得超过0.1pF，并且电容器中点应与大地接通。C1C4的 耐压值均为630VDC或250VAC。图2示出一种两级复合式EMI滤波器的内部 电路，由于采用两级（亦称两节）滤波，因此滤除噪声的效果
7、更佳。针对某些用户 现场存在重复频率为几千赫兹的快速瞬态群脉冲干扰的问题，国内外还开发出群 脉冲滤波器（亦称群脉冲对抗器），能对上述干扰起到抑制作用。2 EMI滤波器在开关电源中的应用为减小体积、降低成本，单片开关电源一般采用简易式单级EMI滤波 器，典型电路如图3所示图(a)与图(b)中的电容器C能滤除串模干扰，区别仅是图(a)将C接在输入 端，图(b)则接到输出端。图(c)、(d)所示电路较复杂，抑制干扰的效果更佳。 图(c)中的L、C1和C2用来滤除共模干扰，C3和C4滤除串模干扰。R为泄放 电阻，可将C3上积累的电荷泄放掉，避免因电荷积累而影响滤波特性；断电后 还能使电源的进线端L、N
8、不带电，保证使用的安全性。图(d)则是把共模干扰滤 波电容C3和C4接在输出端。EMI滤波器能有效抑制单片开关电源的电磁干扰。图4中曲线a为不 加EMI滤波器时开关电源上0.15MHz30MHz传导噪声的波形(即电磁干扰峰值 包络线)。曲线b是插入如图3(d)所示EMI滤波器后的波形，能将电磁干扰衰减 50dBV70dBV。显然，这种EMI滤波器的效果更佳。LQ0图4 扯EAir tt波if筒.后T Jt52RD.com国仲 的 扪30 二 Er*.壮3 EMI滤波器的技术参数及测试方法3.1主要技术参数EMI滤波器的主要技术参数有：额定电压、额定电流、漏电流、测试 电压、绝缘电阻、直流电阻、
9、使用温度范围、工作温升Tr、插入损耗AdB、外 形尺寸、重量等。上述参数中最重要的是插入损耗(亦称插入衰减)，它是评价电 磁干扰滤波器性能优劣的主要指标。插入损耗(AdB)是频率的函数，用dB表示。 设电磁干扰滤波器插入前后传输到负载上的噪声功率分别为P1、P2,有公式：AdB=10lg 龄P1/P2 (1)假定负载阻抗在插入前后始终保持不变，则P1=V12/Z，P2=V22/Z。 式中V1是噪声源直接加到负载上的电压，V2是在噪声源与负载之间插入电磁 干扰滤波器后负载上的噪声电压，且V2VVV1。代入式中得到坪AdB=20lg (2)插入损耗用分贝(dB)表示，分贝值愈大，说明抑制噪声干扰的
10、能力愈强。 鉴于理论计算比较烦琐且误差较大，通常是由生产厂家进行实际测量，根据噪声 频谱逐点测出所对应的插入损耗，然后绘出典型的插入损耗曲线，提供给用户。D35 O/(Mlh)图5 就型的扭i氏以后曲线0.15 0.520%52RD.com图5给出一条典型曲线。由图可见，该产品可将1 MHz30MHz的噪声 电压衰减65dB。计算EMI滤波器对地漏电流的公式为坪ILD=2nfCVC(3)式中，ILD为漏电流，f是电网频率。以图1为例，f=50Hz， C=C3+C4=4400pF，VC是C3、C4上的压降，亦即输出端的对地电压，可取 VC=220V/2=110V。由(3)式不难算出，此时漏电流I
11、LD=0.15mA。C3和C4若 选 4700pF，则 C=4700pFX2=9400pF，ILD=0.32mA。显然，漏电流与 C 成正 比。对漏电流的要求是愈小愈好，这样安全性高，一般应为几百微安至几毫安。 在电子医疗设备中对漏电流的要求更为严格。需要指出，额定电流还与环境温度TA有关。例如国外有的生产厂家给 出下述经验公式：I=I1(4)式中，I1是40C时的额定电流。举例说明，当TA=50C时，I=0.88I1； 而当TA=25C时，I=1.1511。这表明，额定电流值随温度的降低而增大，这是 由于散热条件改善的缘故。3.2测量插入损耗的方法测量插入损耗的电路如图6所示。据)插人师电睑
12、于犊 澹波器52RJ.omfh)擂人后 l 图而测用捕人损耗的旧e是噪声信号发生器，Zi是信号源的内部阻抗，ZL是负载阻抗，一般 取50Q。噪声频率范围可选10kHz30MHz。首先要在不同频率下分别测出插入 前后负载上的噪声压降V1、V2，再代入(2)式中计算出每个频率点的AdB值， 最后绘出插入损耗曲线。需要指出，上述测试方法比较烦琐，每次都要拆装EMI 滤波器。为此可用电子开关对两种测试电路进行快速切换。互感同名端的简单判断方法2010年10月19日11:30本站整理 作者：佚名用户评论（0）关键字：同名湍（2）互感（21）图l中的Ll与L2是两个电感线圈，它们之间没有电的直接联系，但当
13、一个线圈（L1或L2）接上交流电源后，则另一个线圈 （L2或L1）两端所接的指示灯就会发亮，这是因为两个线圈之间具有一定的互感M，同时线圈之间存在有磁的耦合。若改变两个线圈的相 对位置，则指示灯的亮度也会随之改变，这是因为耦合松紧不同的结果。当指示灯最亮时，即是耦合最紧的位置，也是互感M最大的位 置。1. 互感通过电磁感应现象可知：当穿过线圈的磁通发生变动时，线圈中就会感应出电动势。当一个线圈由于其中的电流变动而引 起磁通变动时，不仅在本线圈中产生感应电动势，同时在邻近的其他线圈中也可能产生感应电动势。在附图2中两个位置较近的线圈L1 和L2，当线圈L1中电流i1变动时，它所产生的磁通 11也
14、随之而变动，由此在线圈Ll中会有感应电动势或感应电压产生。从图中可 以看出，磁通 ll的一部分还穿过线圈L2。设这部分磁通为 21，则当i1变动时， 21将随之而变动，这样在线圈2中同样会产生感 应电动势或感应电压，说明这两个线圈之间有磁的耦合存在。这种由于邻近线圈中的电流变动而在线圈中产生的感应电动势，就称为互 感现象。同样，如有电流i2通过线圈L2,则电流i2变动时同样会在线圈Ll中产生互感电动势或互感电压。如果有一个线圈中流的 是直流，则在另一个线圈中不能感应出互感电压来，也就是说互感对直流不起作用。实验和推理都证明，线圈Ll对线圈L2的互感和线圈L2对线圈L1的互感是等效的。两线圈之间
15、的互感大小，取决于两个线 圈的结构、尺寸、相对位置及介质材料。线圈中没有铁磁性材料时，互感是线性的，但其值远小于用磁性材料做铁芯的互感量。2. 同名端仍以图1的互感线圈为例进行分析，图中两个线圈Ll和L2绕在同一圆柱形磁棒上，Ll通入电流il，并假定i是随时间增 大的。则i所产生的磁通 l也随时间增大，这时，Ll要产生自感电动势，L2要产生互感电动势（这两个电动势都是由 l变化引起的）， 它们所推动的感应电流都将产生与 l方向相反的磁通，反对 1的增加（若i随时间减小，则感应电流产生的磁通与 l方向相同，反对 l的减少）。运用右手螺旋定则，可以确定L1、L2的感应电动势的方向，分别标在图上，见附图3。两线圈的端点l与3、2与4的极 性相同。若i是减小的，则Ll、L2中感应电动势的方向都反了过来，但端点1与3、2与4的极性仍然相同，我们把在同一变化磁通作 用下，感应电动势极性相同的端子称为“同名端”，感应电动势极性相反的端子称为“异名端”。工程图上常把一组同名端用符号“ ” 作为标志。互感线圈标上了同名端后，线圈的具体绕法和它们的相对位置就不需要在图上表示出来。欢迎转载，本文来自电子发烧友网 （http:/
