Common-mode-inductorenworden vaak gebruikt in schakelende computervoedingen om elektromagnetische interferentiesignalen in de common-modus te filteren. In het bordontwerp speelt de common-mode-inductor ook de rol van EMI-filtering, die wordt gebruikt om de naar buiten gerichte straling en emissie van elektromagnetische golven die worden gegenereerd door hogesnelheidssignaallijnen te onderdrukken.
Als belangrijk onderdeel van magnetische componenten worden inductoren veel gebruikt in vermogenselektronische schakelingen. Het is een onmisbaar onderdeel, vooral in stroomcircuits. Zoals elektromagnetische relais in industriële besturingsapparatuur en elektriciteitsmeters (wattuurmeters) in energiesystemen. Filters aan de ingangs- en uitgangszijde van schakelende voedingsapparatuur, tuners aan de televisie-ontvangst- en zendzijden, enz. zijn allemaal onlosmakelijk verbonden met inductoren. De belangrijkste functies van inductoren in elektronische circuits zijn: energieopslag, filtering, smoorspoel, resonantie, enz. In stroomcircuits zijn inductoren meestal 'power-type'-inductoren, omdat de circuits zich bezighouden met de energieoverdracht van grote stromen of hoge spanningen.
Juist omdat de stroominductor verschilt van de kleine signaalverwerkingsinductor, is de topologie van de schakelende voeding tijdens het ontwerp anders en heeft de ontwerpmethode ook zijn eigen vereisten, wat ontwerpproblemen veroorzaakt.Inductorenin de huidige voedingscircuits worden circuits voornamelijk gebruikt voor filtering, energieopslag, energieoverdracht en arbeidsfactorcorrectie. Inductorontwerp omvat vele aspecten van kennis, zoals elektromagnetische theorie, magnetische materialen en veiligheidsvoorschriften. Ontwerpers moeten een duidelijk inzicht hebben in de werkomstandigheden en gerelateerde parametervereisten (zoals stroom, spanning, frequentie, temperatuurstijging, materiaaleigenschappen, enz.) om beslissingen te kunnen nemen. Het meest redelijke ontwerp.
Classificatie van inductoren:
Inductoren kunnen worden onderverdeeld in verschillende typen op basis van hun toepassingsomgeving, productstructuur, vorm, gebruik, enz. Meestal begint het ontwerp van inductoren met het gebruik en de toepassingsomgeving als uitgangspunt. Bij schakelende voedingen kunnen inductoren worden onderverdeeld in:
Choke in normale modus
Correctie van de arbeidsfactor – PFC-smoorspoel
Verknoopte gekoppelde inductor (Coupler Choke)
Afvlakkingsinductor voor energieopslag (Smooth Choke)
Magnetische versterkerspoel (MAG AMP Coil)
Common-mode filterinductoren vereisen dat de twee spoelen dezelfde inductantiewaarde, dezelfde impedantie, enz. Hebben, dus dit type inductoren nemen symmetrische ontwerpen aan en hun vormen zijn meestal TOROID, UU, ET en andere vormen.
Hoe common-mode-inductoren werken:
Common-mode filterinductor wordt ook common-mode-smoorspoel genoemd (hierna common-mode-inductor of CM.M.Choke genoemd) of lijnfilter.
Common-mode filterinductoren vereisen dat de twee spoelen dezelfde inductantiewaarde, dezelfde impedantie, enz. Hebben, dus dit type inductoren nemen symmetrische ontwerpen aan en hun vormen zijn meestal TOROID, UU, ET en andere vormen.
Hoe common-mode-inductoren werken:
Common-mode filterinductor wordt ook common-mode-smoorspoel genoemd (hierna common-mode-inductor of CM.M.Choke genoemd) of lijnfilter.
In deschakelende voedingDoor de snelle veranderingen in de stroom of spanning in de gelijkrichterdiode, filtercondensator en inductor worden elektromagnetische interferentiebronnen (ruis) gegenereerd. Tegelijkertijd zijn er ook andere harmonische geluiden van hogere orde dan de voedingsfrequentie in de ingangsvoeding. Als deze interferenties niet worden geëlimineerd, zal onderdrukking schade veroorzaken aan de belastingsapparatuur of aan de schakelende voeding zelf. Daarom hebben veiligheidsregelgevende instanties in verschillende landen voorschriften uitgevaardigd over de emissie van elektromagnetische interferentie (EMI).
overeenkomstige controlevoorschriften. Momenteel wordt de schakelfrequentie van schakelende voedingen steeds hoger en wordt EMI steeds ernstiger. Daarom moeten EMI-filters worden geïnstalleerd in schakelende voedingen. De EMI-filters moeten zowel de normale modus als de common-modusruis onderdrukken om aan bepaalde eisen te voldoen. standaard. Het normale modusfilter is verantwoordelijk voor het uitfilteren van het differentiële modusinterferentiesignaal tussen de twee lijnen aan de ingangs- of uitgangszijde, en het common-modefilter is verantwoordelijk voor het uitfilteren van het gemeenschappelijke modusinterferentiesignaal tussen de twee ingangslijnen. Werkelijke common-mode-inductoren kunnen in drie typen worden verdeeld: AC CM.M.CHOKE; DC CM.M.CHOKE en SIGNAL CM.M.CHOKE vanwege verschillende werkomgevingen. Bij het ontwerpen of selecteren moeten ze worden onderscheiden. Maar het werkingsprincipe is precies hetzelfde, zoals weergegeven in figuur (1):
Zoals weergegeven in de figuur zijn twee sets spoelen met tegengestelde richtingen op dezelfde magnetische ring gewikkeld. Volgens de rechter spiraalbuisregel, wanneer een differentiële modusspanning met tegengestelde polariteit en dezelfde signaalamplitude wordt toegepast op de ingangsklemmen A en B, wanneer , is er een stroom i2 weergegeven in de ononderbroken lijn, en een magnetische flux Φ2, weergegeven in de ononderbroken lijn, wordt gegenereerd in de magnetische kern. Zolang de twee wikkelingen volledig symmetrisch zijn, heffen de magnetische fluxen in de twee verschillende richtingen in de magnetische kern elkaar op. De totale magnetische flux is nul, de spoelinductie is bijna nul en er is geen impedantie-effect op het signaal in de normale modus. Als een common-mode-signaal met dezelfde polariteit en gelijke amplitude wordt toegepast op de ingangsklemmen A en B, zal er een stroom i1 zijn, weergegeven door de stippellijn, en zal er een magnetische flux Φ1, weergegeven door de stippellijn, worden gegenereerd in het magnetische veld. kern, dan zal de magnetische flux in de kern Ze hebben dezelfde richting en versterken elkaar, zodat de inductantiewaarde van elke spoel twee keer zo groot is als wanneer deze alleen bestaat, en XL = ωL. Daarom heeft de spoel van deze wikkelmethode een sterk onderdrukkend effect op common-mode-interferentie.
Het eigenlijke EMI-filter bestaat uit L en C. Bij het ontwerpen worden vaak differentiële modus- en common-modus-onderdrukkingscircuits gecombineerd (zoals weergegeven in figuur 2). Daarom moet het ontwerp gebaseerd zijn op de grootte van de filtercondensator en de vereiste veiligheidsvoorschriften. Normen nemen beslissingen over inductorwaarden.
In de figuur vormen L1, L2 en C1 een filter voor de normale modus, en L3, C2 en C3 vormen een filter voor de gemeenschappelijke modus.
Ontwerp van Common Mode-inductor
Voordat u een common-mode-inductor ontwerpt, moet u eerst controleren of de spoel aan de volgende principes moet voldoen:
1 > Onder normale werkomstandigheden zal de magnetische kern niet verzadigd raken vanwege de voedingsstroom.
2 > De impedantie moet voldoende groot zijn voor hoogfrequente stoorsignalen, een bepaalde bandbreedte en een minimale impedantie voor de signaalstroom op de werkfrequentie.
3 >De temperatuurcoëfficiënt van de inductor moet klein zijn en de verdeelde capaciteit moet klein zijn.
4>DC-weerstand moet zo klein mogelijk zijn.
5>De inductie-inductie moet zo groot mogelijk zijn en de inductiewaarde moet stabiel zijn.
6 >De isolatie tussen de wikkelingen moet voldoen aan de veiligheidseisen.
Ontwerpstappen voor de common-mode-inductor:
Stap 0 SPEC-verwerving: EMI toegestaan niveau, toepassingslocatie.
Stap 1 Bepaal de inductiewaarde.
Stap 2 Het kernmateriaal en de specificaties worden bepaald.
Stap 3 Bepaal het aantal wikkelwindingen en de draaddiameter.
Stap 4 Proefdrukken
Stap 5Test
Ontwerpvoorbeelden
Stap 0: EMI-filtercircuit zoals weergegeven in figuur 3
CX = 1,0 Uf Cy = 3300PF EMI-niveau: Fcc-klasse B
Type: Ac Common Mode-smoorspoel
Stap 1: Bepaal de inductantie (L):
Uit het schakelschema blijkt dat het common-mode-signaal wordt onderdrukt door het common-mode-filter bestaande uit L3, C2 en C3. In feite vormen L3, C2 en C3 twee circuits uit de LC-serie, die respectievelijk de ruis van de L- en N-lijnen absorberen. Zolang de afsnijfrequentie van het filtercircuit wordt bepaald en de capaciteit C bekend is, kan de inductantie L worden verkregen met de volgende formule.
fo= 1/(2π√LC)L → 1/(2πfo)2C
Meestal is de EMI-testbandbreedte als volgt:
Geleide interferentie: 150 KHZ → 30 MHz (Opmerking: VDE-standaard 10 KHZ – 30 M)
Stralingsinterferentie: 30 MHz 1 GHz
Het eigenlijke filter kan de steile impedantiecurve van het ideale filter niet bereiken, en de afsnijfrequentie kan meestal worden ingesteld op ongeveer 50 kHz. Hier, uitgaande van fo = 50 KHZ, dan
L =1/(2πfo)2C = 1/ [( 2*3,14*50000)2 *3300*10-12] = 3,07mH
L1, L2 en C1 vormen een (laagdoorlaat) normaalmodusfilter. De capaciteit tussen de lijnen is 1,0 uF, dus de inductantie in de normale modus is:
L = 1/ [( 2*3,14*50000)2 *1*10-6] = 10,14uH
Op deze manier kan de theoretisch vereiste inductiewaarde worden verkregen. Als u een lagere grensfrequentie fo wilt verkrijgen, kunt u de inductantiewaarde verder verhogen. De afsnijfrequentie is over het algemeen niet minder dan 10 KHZ. Theoretisch gezien geldt: hoe hoger de inductie, hoe beter het EMI-onderdrukkingseffect, maar een te hoge inductie zal de afsnijfrequentie lager maken, en het eigenlijke filter kan slechts een bepaalde breedband bereiken, wat het onderdrukkingseffect van hoogfrequente ruis erger maakt (in het algemeen De ruiscomponent van de schakelende voeding bedraagt ongeveer 5~10 MHz, maar er zijn gevallen waarin deze hoger is dan 10 MHz. Bovendien geldt: hoe hoger de inductie, hoe meer windingen de wikkeling heeft, of hoe hoger de ui van de CORE, waardoor de laagfrequente impedantie toeneemt (de DCR wordt groter). Naarmate het aantal windingen toeneemt, neemt ook de verdeelde capaciteit toe (zoals weergegeven in figuur 4), waardoor alle hoogfrequente stromen door deze capaciteit kunnen stromen. De buitensporig hoge UI zorgt ervoor dat CORE gemakkelijk verzadigd raakt, en het is ook extreem moeilijk en duur om te produceren.
Stap 2 Bepaal het CORE-materiaal en de GROOTTE
Uit de bovenstaande ontwerpvereisten kunnen we weten dat de common-mode-inductor moeilijk te verzadigen moet zijn, dus is het noodzakelijk om een materiaal te kiezen met een lage BH-hoekverhouding. Omdat een hogere inductiewaarde vereist is, moet de ui-waarde van de magnetische kern ook hoog zijn en moet deze ook een lagere kernverlies en hogere Bs-waarde hebben. Mn-Zn-ferrietmateriaal CORE is momenteel het meest geschikte CORE-materiaal dat voldoet aan de bovenstaande eisen.
Er zijn geen bepaalde regels voor COEE SIZE tijdens het ontwerp. In principe hoeft het alleen maar aan de vereiste inductie te voldoen en de grootte van het ontworpen product te minimaliseren binnen het toegestane laagfrequente verliesbereik.
Daarom moet de extractie van CORE-materiaal en SIZE worden onderzocht op basis van kosten, toelaatbaar verlies, installatieruimte, enz. De algemeen gebruikte CORE-waarde van common-mode-inductoren ligt tussen 2000 en 10.000. IJzerpoederkern heeft ook een laag ijzerverlies, hoge Bs en lage BH-hoekverhouding, maar de ui is laag, dus deze wordt over het algemeen niet gebruikt in common-mode-inductoren, maar dit type kern is een van de normal-mode-inductoren. Voorkeur materialen.
Stap 3 Bepaal het aantal windingen N en de draaddiameter dw
Bepaal eerst de specificaties van de CORE. In dit voorbeeld bijvoorbeeld: T18*10*7, A10, AL = 8230±30%, en dan:
N = √L / AL = √(3,07*106) / (8230*70%) = 23 TS
De draaddiameter is gebaseerd op de stroomdichtheid van 3 ~ 5A/mm2. Als de ruimte het toelaat, kan de stroomdichtheid zo laag mogelijk worden gekozen. Neem aan dat de ingangsstroom I i = 1,2 A in dit voorbeeld, neem J = 4 A/mm2
Dan is Aw = 1,2 / 4 = 0,3 mm2 Φ0,70 mm
De werkelijke common-mode-inductor moet worden getest aan de hand van daadwerkelijke monsters om de betrouwbaarheid van het ontwerp te bevestigen, omdat verschillen in productieprocessen ook zullen leiden tot verschillen in inductorparameters en het filtereffect zullen beïnvloeden. Een toename van de gedistribueerde capaciteit zal bijvoorbeeld hoogfrequente ruis veroorzaken. Gemakkelijker te verzenden. De asymmetrie van de twee wikkelingen maakt het verschil in inductantie tussen de twee groepen groter, waardoor een bepaalde impedantie ontstaat voor het normale modussignaal.
Samenvatten
1 >De functie van de common-mode-inductor is het filteren van de common-mode-ruis in de lijn. Het ontwerp vereist dat de twee wikkelingen een volledig symmetrische structuur hebben en dezelfde elektrische parameters.
2 >De verdeelde capaciteit van de common-mode-inductor heeft een negatieve invloed op het onderdrukken van hoogfrequente ruis en moet tot een minimum worden beperkt.
3 >De inductantiewaarde van de common-mode-inductor houdt verband met de ruisfrequentieband die moet worden gefilterd en de bijbehorende capaciteit. De inductantiewaarde ligt gewoonlijk tussen 2 mH ~ 50 mH.
Bron van artikel: herdrukt van internet
Xuange werd opgericht in 2009. Dehoog- en laagfrequente transformatoren, inductoren enVoedingen voor LED-drivesgeproduceerd worden op grote schaal gebruikt in consumentenvoedingen, industriële voedingen, nieuwe energievoedingen, LED-voedingen en andere industrieën.
Xuange Electronics geniet een goede reputatie op de binnenlandse en buitenlandse markten, en dat accepteren wijOEM- en ODM-bestellingen.Of u nu een standaardproduct uit onze catalogus kiest of hulp zoekt bij maatwerk, u kunt uw aankoopbehoeften gerust met Xuange bespreken.
https://www.xgelectronics.com/products/
William (algemeen verkoopmanager)
186 8873 0868 (Whats app/We-Chat)
E-mail:sales@xuangedz.com
liwei202305@gmail.com
(Verkoopmanager)
186 6585 0415 (Whats app/We-Chat)
E-Mail: sales01@xuangedz.com
(Marketingmanager)
153 6133 2249 (Whatsapp/Wij-Chat)
E-Mail: sales02@xuangedz.com
Posttijd: 28 mei 2024