共模電感繞線的關鍵要求

2024.8.14 技術文章 Articles

共模電感繞線的關鍵要求

 

 

共模電感是高創較為常規的產品,也是電子電路中常見的元件之一,主要用於抑制共模噪聲。在共模電感的繞線方面,正確的繞線對確保其性能和穩定性至關重要。以下是主要要求和注意事項:



一、 首先,我們認識一下,什麼是共模電感?

 

共模電感(Common mode Choke),也叫共模扼流圈 / 共模濾波器,常用於電腦的開關電源中過濾共模的電磁干擾信號。在電子設計中,共模電感也是起EMI濾波的作用,用於抑制高速信號線產生的電磁波向外輻射發射,特別是在信號傳輸或電源電路中,常會遇到同時對電路兩個輸入端(如信號和地線)施加的干擾信號,這些信號可能來自外部干擾源或電路內部其他部分。



 

二、 了解一下共模電感的工作原理:

共模電感的工作原理是基於電磁感應和磁耦合的原理,以下是共模電感的工作原理:

A、磁耦合作用:
兩個線圈緊密放置在一起,共模干擾信號產生磁場。這些磁場通過磁耦合效應導致在線圈中產生感應電壓。


B、產生反向信號:
由於共模電感中的兩個線圈的佈置方式和磁場方向,當共模信號施加在電路中時,這兩個線圈會產生反向的感應電壓。如果共模干擾信號在一個線圈中產生正向的感應電壓,它會在另一個線圈中產生相反方向的感應電壓。


C、抵消共模干擾:
這樣的設計使得共模電感能有效地抵消或減少共模干擾信號的影響。當共模干擾信號通過電路時,它會在共模電感中引起相對的反向感應,導致共模干擾信號的能量被抑制或降低。

總結來說,當工作電流流過兩個繞向相反線圈時,產生兩個相互抵消的磁場,此時,工作電流受線圈歐姆電阻以及漏電感的阻尼影響,如有干擾信號流过線圈時,線圈即呈現出高阻抗,產生很強的阻尼效應,達到衰减干擾信號作用。



 

三、 共模電感在繞製時,需要注意以下幾點:

A、線圈中的磁芯應與線圈絕緣,且繞製在磁芯上的兩組導線也要相互絕緣,避免在瞬時過電壓作用下線圈的匝間發生擊穿短路。

B、線圈應盡可能繞製單層,這樣做可減小線圈的寄生電容,增強線圈對瞬時過電壓的承受能力。

C、通常情況下,同時注意選擇所需濾波的頻段,共模阻抗越大越好,因此我們在選擇共模電感時需要看元件規格,主要根據阻抗頻率曲線選擇。

D、選擇時注意考慮差模阻抗對信號的影响,主要關注差模阻抗,特别注意高速端口。

E、共模電感通常由兩個線圈緊密放置而成。確保這兩個線圈之間的耦合效應足夠強,有效地抵消共模干擾信號。線圈之間的物理距離和佈局對於耦合效果至關重要。

F、共模電感中的兩個線圈應該擁有相反的方向,當共模干擾信號通過時,它們會產生反向的感應電壓,從而抵消共模干擾。確保繞製時將線圈的方向和極性正確放置是非常重要的。

G、共模電感的性能取決於線圈的匝數和繞製方式。通常情況下,為了達到所需的共模抑制效果,線圈的匝數需要精確計算和繞製。此外,繞製線圈時要注意保持匝數均勻和繞製的線圈層間絕緣良好,以避免線圈間與其他元件間的電漏。

H、共模電感的線材選擇對其性能至關重要。通常選用磁性材料包覆的線材,以提高磁耦合效應。線徑的選擇應考慮到電流負載和佈局空間的限制,同時也需考慮到線圈的自感和電阻等因素。

I、完成繞製後,需要對共模電感進行測試和驗證。包括測試其在不同頻率下的共模抑制效果,確保其符合設計要求並且能有效地抑制共模干擾。

總結來說,繞製共模電感需要精確的計算和細致的設計,以確保能有效地抑制共模干擾。正確選擇線材、匝數、繞製方式以及確保良好的耦合和極性都是非常重要的步驟。



 



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