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共模扼流圈选择
共模扼流圈选择
电源线上的噪声可能是一个令人头疼的问题，会对设备的性能产生不利影响，导致可靠性问题，并导致意外的系统行为。在设计电气设备时，设计人员需要考虑两个问题。
如果输入电源上的噪音过大，我的设备将如何工作？
我的设备是否会产生会影响使用相同电源的其他设备的噪音？
什么是共模噪声？
进入设备的电源上的共模噪声通常是由耦合到长电线上的大放电电流、不需要的射频发射或连接到电源的逆变器和电机等开关设备引起的。设备本身也可以通过开关元件和非屏蔽电路产生共模噪声。通过电源线产生的共模噪声是开关电源设计中一个特别关键的问题。管理这些排放对于保护连接到此类电源的设备和满足监管要求至关重要。
如何阻止共模噪声？
电磁干扰和开关瞬变的问题在于它们同样影响进出设备的所有电源线，并且不受差分屏蔽或滤波的影响。当电源上存在共模噪声时，共模扼流圈可以利用电压波动来产生集中在核心中的相反磁场，这些磁场会相互抵消并以热量的形式耗散能量。这是通过围绕公共核心缠绕电源线来实现的。
分立电感器和电容器可用于实现前端低通滤波器而不是共模扼流圈。虽然这些本身可能是一种低成本的解决方案，但由于初级和次级线圈之间的寄生电容，可能需要主变压器磁通带或屏蔽来阻止变压器内的共模电流。这会增加成本和复杂性，并会降低可靠性。
另一种解决方案是使用共模扼流圈，它本质上还充当电气滤波器，可阻止两条或多条电源线共有的高频噪声，同时允许线路上所需的直流分量通过。共模扼流圈最常见的用途是滤除开关模式电源产生的传导开关和射频噪声。
扼流圈由两个相同的绕组围绕一个公共磁芯制成，每个绕组中的电流以另一个相反的方向流动。如果绕组用于电源线，则流入两者的电流将相同。这两条线将在公共核心中产生相等且相反的磁通量，该磁通量将相互抵消，理论上在核心中产生零净通量。这意味着磁芯内的磁通量将不依赖于流过电源线的电流，因此不会受到磁芯饱和的限制。直流电源将有效地看到可以忽略不计的电感或阻抗。然而，由于绕组的公共电感，高频噪声电流会出现高阻抗，因此会被衰减。
选择合适的扼流圈
简单来说，扼流圈是一种磁性电感器，用于阻止或限制不需要的高频信号，同时允许直流电畅通无阻地通过。在为您的应用选择合适的扼流圈时，需要考虑三个因素。需要多少噪声衰减？这决定了阻抗。噪声的下限频率是多少？这决定了频率范围。扼流圈需要处理多少电流？
一个好的经验法则是，扼流圈需要过滤的频率越低，扼流圈的物理尺寸就需要越大。根据扼流圈的基本特性，可以在传统的通孔线圈和封装元件或表面贴装封装中找到元件。表面贴装变体适用于简单的电路板结构，专门设计用于消除广泛频率范围内的交流线路传导共模噪声，具有高达1500 V的隔离和高达 15 A的电流。 这使得它们非常适合开关模式电源。
共模扼流圈通常有两种不同的类型：RF（射频）和AF（音频）。两者之间的主要区别在于用于构建扼流圈核心的材料。RF扼流圈使用铁粉或铁磁珠芯，而AF扼流圈使用实心磁铁芯。实心铁氧体磁芯通常比铁粉磁芯具有更高的饱和磁通密度和更高的额定电流。您需要哪一种取决于噪声的较低范围频率，但对于直流电源，通常首选 AF 扼流圈。
如果您不确定所需的实际滤波特性，一个好的经验法则是选择物理上适合可用电路板空间的最大扼流圈，以获得最大可能的扼流圈阻抗，从而最大程度地抑制共模噪声.
铁氧体环形磁芯提供最有效的磁芯形状，绕组之间的磁耦合最大，漏电感最小。然而，磁芯材料、大量绕组和塑料安装底座使它们成为更昂贵的选择。它们的最大额定电压还受到绕组之间隔离的限制，通常低于 1500 V。铁氧体“E”或“U”磁芯形状可在高达 3000 V 的绕组之间提供更好的隔离。
扼流圈的数据表限制通常由组件允许的加热限制决定。如果扼流圈将暴露于显着的共模噪声水平，那么不要忘记在设计过程中考虑热管理。
扼流限制
任何扼流圈的性能都受磁芯饱和效应的影响。如果chock存在具有显着峰值电流的噪声或高电压、高能量的共模浪涌，那么内核可能会饱和，浪涌电压将通过。扼流圈的应对能力取决于其最大额定电流和任何浪涌的性质。如果相关设备将暴露在此类浪涌中，则除了共模扼流圈外，还应设计单独的浪涌保护。