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共模电感的作用
共模电感, A 和 B 就是共模电感线圈。 这两个线圈绕在同一铁芯上, 匝数和相位都相同(绕制方向向反)。 这样, 当电路中的正常电流流经共模电感时, 电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消, 此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响(和少量因漏感造成的阻尼); 当有共模电流流经线圈时, 由于共模电流的同向性, 会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的抗,使线圈表现为高阻抗, 产生较强的阻尼效果, 以此衰减共模电流, 抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射, 达到滤波的目的。
共模电感的设计


EMI电路共模电感的作用---深层次剖析设计选型上解析-1.jpg


EMI电路共模电感的作用---深层次剖析设计选型上解析-2.jpg

第一步: 确定客户的规格要求 , EMI 允许级别
第二步: 电感值的确定
第三步: core(磁芯) 材质及规格确定
第四步: 绕组匝数及线径的确定
第五步: 打样
第六步: 测试
共模电感的电感量计算
EMI 等級 : Fcc Class B
已知条件: C2=C7=3300pF


EMI电路共模电感的作用---深层次剖析设计选型上解析-3.jpg

EMI 测试频率: 传导 150KHz~30MHz。
EMC 测试频率: 30MHz~3GHz。

实际的滤波器无法达到理想滤波器那样陡峭的阻抗曲线, 通常可将截止频率设定在 50KHz 左右。 在此,假设 Fo=50KHz。 则以上, 得出的是理论要求的电感值, 若想获得更低的截止频率, 则可进一步加大电感量, 截止频率一般不低于 10KHz。 理论上电感量越高对 EMI 抑制效果越好, 但过高的电感将使截止频率将的更低, 而实际的滤波器只能做到一定的带宽, 也就使高频杂讯的抑制效果变差( 一般开关电源的杂讯成分约为 5~10MHz 之间) 。 另外, 感量越高, 则绕线匝数越多, 就要求磁芯的 ui 值越高,如此将造成低频阻抗增加。 此外, 匝数的增加使分布电容也随之增大, 使高频电流全部经过匝间电容流通, 造成电感发热。 过高的 ui 值使磁芯极易饱和, 同时在生产上, 制作比较困难, 成本较高。共模磁芯的选择
从前述设计要求中可知, 共模电感器要不易饱和, 如此就需要选择低 B-H( 磁芯损耗与饱和磁通密度)温度特性的材料, 因需要较高的电感量, 磁芯的μ i 值也就要高, 同时还必须有较低的磁芯损耗和较高的 BS( 饱和磁通密度) 值, 符合上述要求之磁芯材质, 目前以铁氧体材质最为合适, 磁芯大小在设计时并没有一定的规定, 原则上只要符合所需要的电感量, 且在允许的低频损耗范围内, 所设计的产品体积最小化。因此, 磁芯材质及大小选取应以成本、 允许损耗、 安装空间等做参考。 共模电感常用磁芯的μ i 约在2000~10000 之间。


EMI电路共模电感的作用---深层次剖析设计选型上解析-4.jpg

共模电感圈数的计算
在本电路中, 我们选用的磁芯型号为
TDK UU9.8
磁芯材质 PC40
μ i 值 2300
AL 值 500nH/N^2


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共模电感线径的计算


EMI电路共模电感的作用---深层次剖析设计选型上解析-6.jpg

J 为无强制散热情况下每平方毫米所通过的电流值, 若有强制散热可选择 6A。
Iin_avg 输入电流平均值, 2 为常数
EMC/EMI设计圈
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