Синфазні котушки індуктивності, часто використовуються в комп’ютерних імпульсних джерелах живлення для фільтрації синфазних сигналів електромагнітних перешкод. У конструкції плати синфазний індуктор також відіграє роль фільтрації електромагнітних перешкод, яка використовується для придушення зовнішнього випромінювання та випромінювання електромагнітних хвиль, створених високошвидкісними сигнальними лініями.
Як важливий компонент магнітних компонентів котушки індуктивності широко використовуються в силових електронних схемах. Це незамінна частина, особливо в ланцюгах живлення. Такі як електромагнітні реле в промисловому контрольному обладнанні та лічильники електроенергії (лічильники ват-годин) в енергосистемах. Фільтри на вході та виході обладнання імпульсного джерела живлення, тюнери на сторонах прийому та передачі телевізора тощо невіддільні від індукторів. Основними функціями індукторів в електронних схемах є: накопичення енергії, фільтрація, дросель, резонанс тощо. У силових колах, оскільки схеми мають справу з передачею енергії великих струмів або високих напруг, індуктори здебільшого є індукторами «силового типу».
Саме через те, що силовий індуктор відрізняється від малого індуктора обробки сигналу, топологія імпульсного джерела живлення відрізняється під час проектування, а метод проектування також має свої власні вимоги, що спричиняє труднощі проектування.Індукториу поточних схемах джерела живлення в основному використовуються для фільтрації, зберігання енергії, передачі енергії та корекції коефіцієнта потужності. Конструкція котушки індуктивності охоплює багато аспектів знань, таких як теорія електромагнітної енергії, магнітні матеріали та правила безпеки. Для прийняття рішень розробникам необхідно чітко розуміти умови роботи та відповідні вимоги до параметрів (таких як струм, напруга, частота, підвищення температури, властивості матеріалу тощо). Найбільш розумна конструкція.
Класифікація індукторів:
Котушки індуктивності можна розділити на різні типи залежно від середовища їх застосування, структури виробу, форми, використання тощо. Зазвичай розробка індуктора починається з середовища використання та застосування як відправної точки. В імпульсних джерелах живлення котушки індуктивності можна розділити на:
Дроссель нормального режиму
Корекція коефіцієнта потужності – дросель PFC
Зшитий зв'язаний індуктор (Coupler Choke)
Згладжуючий індуктор накопичення енергії (Smooth Choke)
Котушка магнітного підсилювача (MAG AMP Coil)
Для котушок синфазного фільтра потрібно, щоб дві котушки мали однакове значення індуктивності, однаковий імпеданс тощо, тому цей тип індукторів має симетричну конструкцію, а їх форми переважно ТОРОЇДНІ, UU, ET та інші форми.
Як працюють синфазні індуктори:
Індуктор синфазного фільтра також називається дросельною котушкою загального режиму (далі - індуктор загального режиму або CM.M.Choke) або мережевим фільтром.
Для котушок синфазного фільтра потрібно, щоб дві котушки мали однакове значення індуктивності, однаковий імпеданс тощо, тому цей тип індукторів має симетричну конструкцію, а їх форми переважно ТОРОЇДНІ, UU, ET та інші форми.
Як працюють синфазні індуктори:
Індуктор синфазного фільтра також називається дросельною котушкою загального режиму (далі - індуктор загального режиму або CM.M.Choke) або мережевим фільтром.
вімпульсний джерело живлення, через швидкі зміни струму або напруги в діоді випрямляча, конденсаторі фільтра та індукторі утворюються джерела електромагнітних перешкод (шуми). У той же час у вхідному джерелі живлення також є гармонічні шуми високого порядку, відмінні від частоти живлення. Якщо ці перешкоди не усунути, придушення призведе до пошкодження обладнання навантаження або самого імпульсного джерела живлення. Тому регуляторні органи безпеки в кількох країнах видали правила щодо випромінювання електромагнітних перешкод (EMI).
відповідні правила контролю. В даний час частота перемикання імпульсних джерел живлення стає все більш високою, а електромагнітні помічники стають все більш серйозними. Тому в імпульсних джерелах живлення необхідно встановлювати фільтри електромагнітних перешкод. Фільтри електромагнітних перешкод повинні пригнічувати як нормальний, так і загальний шум, щоб відповідати певним вимогам. стандарт. Фільтр нормального режиму відповідає за фільтрацію диференціального сигналу перешкод між двома лініями на вході чи виході, а фільтр загального режиму відповідає за фільтрацію сигналу перешкод загального режиму між двома вхідними лініями. Реальні синфазні індуктори можна розділити на три типи: AC CM.M.CHOKE; DC CM.M.CHOKE і SIGNAL CM.M.CHOKE через різні робочі середовища. Їх слід розрізняти при проектуванні або виборі. Але його принцип роботи точно такий же, як показано на малюнку (1):
Як показано на малюнку, дві групи котушок з протилежними напрямками намотані на одне магнітне кільце. Згідно з правилом правої спіральної трубки, коли напруга диференціального режиму з протилежною полярністю та однаковою амплітудою сигналу прикладається до вхідних клем A і B, коли , існує струм i2, показаний суцільною лінією, і магнітний потік Φ2, показаний суцільною лінією, генерується в магнітопроводі. Поки дві обмотки повністю симетричні, магнітні потоки в двох різних напрямках у магнітопроводі компенсують один одного. Загальний магнітний потік дорівнює нулю, індуктивність котушки майже дорівнює нулю, і імпеданс не впливає на сигнал нормального режиму. Якщо синфазний сигнал однакової полярності та однакової амплітуди подається на вхідні клеми A і B, буде струм i1, показаний пунктирною лінією, і магнітний потік Φ1, показаний пунктирною лінією, буде створено в магнітному потоці. сердечника, то магнітний потік у сердечнику матиме однаковий напрямок і посилюватиме один одного, так що значення індуктивності кожної котушки вдвічі більше, ніж коли вона існує окремо, і XL = ωL. Таким чином, котушка цього методу намотування має сильний ефект придушення синфазних перешкод.
Фактичний фільтр електромагнітних перешкод складається з L і C. При проектуванні схеми придушення диференціального режиму та загального режиму часто комбінуються (як показано на малюнку 2). Тому конструкція повинна базуватися на розмірі конденсатора фільтра та необхідних правилах безпеки. Стандарти приймають рішення щодо значень індуктивності.
На малюнку L1, L2 і C1 утворюють фільтр нормального режиму, а L3, C2 і C3 утворюють фільтр загального режиму.
Конструкція синфазного індуктора
Перш ніж проектувати синфазний індуктор, спочатку переконайтеся, що котушка повинна відповідати таким принципам:
1 > За нормальних робочих умов магнітний сердечник не буде насичений через струм джерела живлення.
2 > Він повинен мати достатньо великий опір для високочастотних сигналів перешкод, певну смугу пропускання та мінімальний опір для струму сигналу на робочій частоті.
3 >Температурний коефіцієнт котушки індуктивності має бути малим, а розподілена ємність повинна бути малою.
4>Опір постійному струму має бути якомога меншим.
5>Індуктивність індукції має бути якомога більшою, а значення індуктивності має бути стабільним.
6 >Ізоляція між обмотками повинна відповідати вимогам безпеки.
Етапи проектування синфазного індуктора:
Крок 0 Отримання SPEC: дозволений рівень електромагнітних перешкод, місце застосування.
Крок 1 Визначте значення індуктивності.
Крок 2 Визначаються основний матеріал і специфікації.
Крок 3 Визначаємо кількість витків намотування і діаметр дроту.
Крок 4. Перевірка
Крок 5 Тест
Приклади дизайну
Крок 0: Схема фільтра EMI, як показано на малюнку 3
CX = 1,0 Uf Cy = 3300PF Рівень електромагнітних перешкод: Fcc, клас B
Тип: дросель загального режиму змінного струму
Крок 1: Визначте індуктивність (L):
З принципової схеми видно, що синфазний сигнал пригнічується синфазним фільтром, що складається з L3, C2 і C3. Насправді L3, C2 і C3 утворюють дві схеми серії LC, які поглинають шум ліній L і N відповідно. Поки частота зрізу схеми фільтра визначена і ємність C відома, індуктивність L можна отримати за такою формулою.
fo= 1/(2π√LC)L → 1/(2πfo)2C
Зазвичай пропускна здатність тесту EMI виглядає наступним чином:
Кондуктивні перешкоди: 150 кГц → 30 МГц (примітка: стандарт VDE 10 кГц – 30 м)
Радіаційні перешкоди: 30 МГц 1 ГГц
Фактичний фільтр не може досягти крутої кривої імпедансу ідеального фільтра, а частоту зрізу зазвичай можна встановити приблизно на рівні 50 кГц. Тут, припускаючи fo = 50 кГц, тоді
L =1/(2πfo)2C = 1/ [( 2*3,14*50000)2 *3300*10-12] = 3,07 мГн
L1, L2 і C1 утворюють (низькочастотний) фільтр нормального режиму. Ємність між лініями становить 1,0 мкФ, тому індуктивність нормального режиму становить:
L = 1/ [( 2*3,14*50000)2 *1*10-6] = 10,14 мкГ
Таким чином можна отримати теоретично необхідне значення індуктивності. Якщо ви хочете отримати нижчу частоту зрізу fo, ви можете додатково збільшити значення індуктивності. Частота зрізу зазвичай становить не менше 10 кГц. Теоретично, чим вища індуктивність, тим кращий ефект придушення електромагнітних перешкод, але надмірно висока індуктивність призведе до зниження частоти зрізу, і фактичний фільтр може досягти лише певної широкосмугової смуги, що погіршує ефект придушення високочастотного шуму (зазвичай Шумова складова імпульсного джерела живлення становить приблизно 5~10 МГц, але є випадки, коли вона перевищує 10 МГц). Крім того, чим вища індуктивність, тим більше витків має обмотка або тим вищий ui CORE, що призведе до збільшення низькочастотного опору (DCR стає більшим). Зі збільшенням кількості витків розподілена ємність також збільшується (як показано на малюнку 4), дозволяючи всім струмам високої частоти протікати через цю ємність. Надмірно високий інтерфейс користувача робить CORE легко насиченим, а також надзвичайно складним і дорогим для виробництва.
Крок 2 Визначте ОСНОВНИЙ матеріал і РОЗМІР
З наведених вище вимог до конструкції ми можемо знати, що синфазний індуктор має бути складним для насичення, тому необхідно вибрати матеріал із низьким коефіцієнтом кута BH. Оскільки потрібне більш високе значення індуктивності, значення Ui магнітного сердечника також має бути високим, і він також повинен мати З меншими втратами в сердечнику та вищим значенням Bs феритовий матеріал Mn-Zn CORE наразі є найбільш підходящим матеріалом CORE, який відповідає вищезазначені вимоги.
Під час проектування немає певних правил щодо РОЗМІРУ COEE. В принципі, потрібно лише відповідати необхідній індуктивності та мінімізувати розмір розробленого виробу в межах допустимого діапазону низькочастотних втрат.
Таким чином, матеріал CORE та вилучення РОЗМІРУ слід досліджувати на основі вартості, допустимих втрат, місця установки тощо. Зазвичай використовуване значення CORE для синфазних котушок індуктивності становить від 2000 до 10000. Залізний порошок Core також має низькі втрати заліза, високі B і низькі Коефіцієнт кута BH, але його Ui низький, тому він, як правило, не використовується в синфазних котушках індуктивності, але цей тип сердечника є одним із нормальних індукторів. Бажані матеріали.
Крок 3 Визначте кількість витків N і діаметр дроту dw
Спочатку визначте технічні характеристики CORE. Наприклад, в цьому прикладі T18*10*7, A10, AL = 8230±30%, тоді:
N = √L / AL = √(3,07*106 ) / (8230*70%) = 23 TS
Діаметр дроту базується на щільності струму 3 ~ 5 А/мм2. Якщо дозволяє місце, щільність струму можна вибрати якомога меншу. Припустимо, що в цьому прикладі вхідний струм I i = 1,2 А, J = 4 А/мм2
Тоді Aw = 1,2 / 4 = 0,3 мм2 Φ0,70 мм
Фактичний синфазний індуктор необхідно перевірити на фактичних зразках, щоб підтвердити надійність конструкції, оскільки відмінності у виробничих процесах також призведуть до відмінностей у параметрах індуктора та вплинуть на ефект фільтрації. Наприклад, збільшення розподіленої ємності спричинить високочастотний шум. Легше передати. Асиметрія двох обмоток робить різницю в індуктивності між двома групами більшою, утворюючи певний опір сигналу нормального режиму.
Підведіть підсумки
1 >Функція синфазного індуктора полягає у фільтрації синфазного шуму в лінії. Конструкція вимагає, щоб дві обмотки мали повністю симетричну структуру та однакові електричні параметри.
2 >Розподілена ємність синфазної котушки індуктивності має негативний вплив на придушення високочастотного шуму, тому її слід мінімізувати.
3 >Значення індуктивності синфазної котушки індуктивності пов’язане зі смугою шумових частот, яку необхідно відфільтрувати, і відповідною ємністю. Значення індуктивності зазвичай становить від 2 мГн до 50 мГн.
Джерело статті: передруковано з Інтернету
Xuange була заснована в 2009 роцітрансформатори високої і низької частоти, індуктори іБлоки живлення світлодіодних приводіввироблені широко використовуються в споживчих джерелах живлення, промислових джерелах живлення, нових джерелах живлення, світлодіодних блоках живлення та інших галузях промисловості.
Xuange Electronics має гарну репутацію на внутрішньому та зовнішньому ринках, і ми приймаємоЗамовлення OEM та ODM.Незалежно від того, чи вибираєте ви стандартний продукт із нашого каталогу чи шукаєте допомоги з налаштуванням, не соромтеся обговорити свої потреби щодо купівлі з Xuange.
https://www.xgelectronics.com/products/
Вільям (генеральний менеджер з продажу)
186 8873 0868 (Whats app/We-Chat)
Електронна пошта:sales@xuangedz.com
liwei202305@gmail.com
(менеджер з продажу)
186 6585 0415 (Whats app/We-Chat)
E-Mail: sales01@xuangedz.com
(менеджер з маркетингу)
153 6133 2249 (Whats app/Ми-чат)
E-Mail: sales02@xuangedz.com
Час публікації: 28 травня 2024 р