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电磁兼容(EMC)滤波器|共模扼流圈内存在的差模与共模磁通

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发表于 2008-1-28 10:11:18 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  4&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;用电流原理测量共模扼流圈饱和特性的方法 <br />&nbsp;&nbsp;&nbsp; 如果测试人员相当谨慎,那么就可以采取类似 MIL-STD-461 中的测试装置来检测共模扼流圈的饱和特性。这个原理的应用如下:测试时采用两只电流探头,低频探头监测线电流,高频探头仅测量共模发射电流。线电流监视器作为触发源。不过,使用电流探头的一个隐患是差模电流衰减是管芯内绕组导线对称性的函数。如果精心合理安排绕线布局的话, 30dB 左右的差模电流衰减是能够得到的。即使达到这个衰减值,测得的差模分量也可能超过预期的共模分量值。可用如下两项技术来解决这一问题:第一,将一只 6kHz 转折频率的高阶高通滤波器与示波器串联(注意应用 50 的终端阻抗进行匹配)。第二,在每只 10μF 的电容与电源总线之间接入一根导线。为了测量共模辐射,电流探头应夹在这些载有极小线电流的导线近旁。 <br />&nbsp;&nbsp;&nbsp; 5&nbsp;&nbsp;&nbsp; 共模扼流圈内存在的差模与共模磁通 <br />&nbsp;&nbsp;&nbsp; 为了快速且浅显地介绍共模扼流圈的作用,可考虑采用以下论述: “ 共模扼流圈管芯两侧的磁场相互抵消,因此不存在磁通使管芯饱和。 ” 尽管这种论述对共模扼流圈作用的直觉叙述具体化了,但实质上并非如此。 <br />&nbsp;&nbsp;&nbsp; 参考以下围绕麦克斯韦方程所进行的讨论: <br />   * 假设电流密度 J 产生磁场 H ,那么就可得出结论:附近的另一个电流不会抵消或阻止磁场或者是由此而产生的电场。 <br />   * 同样一个相邻的电流可以导致磁场路径的改变。 <br />   * 在环形共模电感的特殊场合中,每条引线中的差模电流密度可假定是相等的,且方向相反。所以由此而产生的磁场必定在环形磁芯周边上的总和为 0 ,而在其外部则不为 0 ! <br />&nbsp;&nbsp;&nbsp; 磁芯的作用就好象它在线圈绕组的间隙处裂为两半时所表现出来的效果一样。每个绕组在环形线圈一半的区域内产生磁场,意指穿过空气的磁场必定会形成自封闭回路,图 3 是环形磁芯和差模电流磁路的示意图。 <p /><p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <img src="http://www&#46;dianyuangu&#46;com/jiaocheng/tupian/126/5&#46;gif" border="0" /><br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 图 3 共模环形磁芯中差模磁路示意图</p><p> 6&nbsp;&nbsp;&nbsp; 漏感综述 <br />&nbsp;&nbsp;&nbsp; 共模扼流圈能发挥一定的作用是由于 μcm 比 μdm 大好几个数量级的缘故,因为共模电流通常很小,可以通过使 L/D 保持在较低值来获得更小的 μdm 。 <br />&nbsp;&nbsp;&nbsp; 为了得到共模电感,同时又要使差模电感最小,最好是采用横截面积较大的磁芯绕制成多匝线圈。采用较大的螺旋管磁芯,也并非一定要这样的磁芯,可在共模扼流圈内并入有效的差模电感。因为差模磁通是远离磁芯(环形结构)的,因此可能会产生极强的辐射。尤其是滤波器安装在 PCB 板上的情况下,这种辐射可以耦合到电源线,使传导发射增强。当磁性材料被带到场内时(例如,环形磁芯放置在铁壳里),差模磁导率就可能会显著地增加,从而由于差模电流而导致磁芯的饱和。 <br />&nbsp;&nbsp;&nbsp; 7&nbsp;&nbsp;&nbsp; 无辐射共模扼流圈结构 <br />&nbsp;&nbsp;&nbsp; 为了实现有效的滤波器设计,磁通离开磁芯引起的辐射问题必须予以解决。其办法有是将差模磁通限制在磁性结构物体中(壶形铁芯),或者是为差模磁通( E 形铁芯)提供一条高磁导率的路径。&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br /> 8&nbsp;&nbsp;&nbsp; 壶形铁芯结构 <br />&nbsp;&nbsp;&nbsp; 如果共模扼流圈采用壶形铁芯结构,那么就需两个绕轴。图 4 示意出了壶形铁芯窗格里的两组线圈及其产生的磁通路径。同时也表明了同一结构条件下的差模磁通路径。</p><p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <img src="http://www&#46;dianyuangu&#46;com/jiaocheng/tupian/126/6&#46;gif" border="0" /><br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 图 4 共模壶形铁芯电感中的磁路</p><p>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 注意第一组,所有的磁通均在铁芯内部。正是由于这种结构,从铁芯外表面到其中心垂直隔板间的空气隙长度决定了纯磁阻的大小。使用磁导率大于 10 的垫圈后,就可以通过改变垫圈(其值等于空气隙长度)内外半径的大小来控制纯磁阻。壶形铁芯的差模电感、共模扼流圈可按如下公式计算:</p><p> <img src="http://www&#46;dianyuangu&#46;com/jiaocheng/tupian/126/7&#46;gif" border="0" /> </p><p>具体尺寸如图 5 所示。</p><p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <img src="http://www&#46;dianyuangu&#46;com/jiaocheng/tupian/126/8&#46;gif" border="0" /><br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 图 5 壶形铁芯计算差模电感时的具体尺寸</p><p>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 减小差模路径上的磁阻将使差模电感增加。使用这种共模扼流圈的最显著的优点就在于壶形铁芯具有固有的 “ 自屏蔽 ” 特性。 </p><p><span style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-font-kerning: 1&#46;0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA">到</span><span lang="EN-US" style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; mso-font-kerning: 1&#46;0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA; mso-fareast-font-family: 宋体"><a href="http://www&#46;emcgarden&#46;net/"><span lang="EN-US" style="FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'"><span lang="EN-US">电磁兼容</span></span>(EMC)<span lang="EN-US" style="FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'"><span lang="EN-US">和电磁干扰</span></span>(EMI)<span lang="EN-US" style="FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'"><span lang="EN-US">学习园地</span></span></a>( <a href="http://www&#46;emcgarden&#46;net/">http://www&#46;emcgarden&#46;net</a> )</span><span style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-font-kerning: 1&#46;0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA">学习各种电磁兼容</span><span lang="EN-US" style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; mso-font-kerning: 1&#46;0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA; mso-fareast-font-family: 宋体">(EMC)</span><span style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-font-kerning: 1&#46;0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA">设计整改经验知识以及各种电磁干扰</span><span lang="EN-US" style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; mso-font-kerning: 1&#46;0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA; mso-fareast-font-family: 宋体">(EMI)</span><span style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-font-kerning: 1&#46;0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA">解决措施,到</span><span lang="EN-US" style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; mso-font-kerning: 1&#46;0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA; mso-fareast-font-family: 宋体"><a href="http://www&#46;studyemc&#46;net/"><span lang="EN-US" style="FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'"><span lang="EN-US">电磁兼容</span></span>(EMC)<span lang="EN-US" style="FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'"><span lang="EN-US">和电磁干扰</span></span>(EMI)<span lang="EN-US" style="FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'"><span lang="EN-US">下载园地</span></span></a>( <a href="http://www&#46;studyemc&#46;net/">http://www&#46;studyemc&#46;net</a> )</span><span style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-font-kerning: 1&#46;0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA">下载各种</span><span lang="EN-US" style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; mso-font-kerning: 1&#46;0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA; mso-fareast-font-family: 宋体">EMC</span><span style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-font-kerning: 1&#46;0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA">标准和</span><span lang="EN-US" style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; mso-font-kerning: 1&#46;0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA; mso-fareast-font-family: 宋体">EMC</span><span style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-font-kerning: 1&#46;0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA">资料以及安规防雷静电放电</span><span lang="EN-US" style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; mso-font-kerning: 1&#46;0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA; mso-fareast-font-family: 宋体">ESD</span><span style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-font-kerning: 1&#46;0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA">等资料。</span><br />&nbsp;&nbsp;&nbsp; 9&nbsp;&nbsp;&nbsp; E 形铁芯结构 <br /> 另外还有一种共模扼流圈,它比环形磁芯线圈更易绕制,但比壶形铁芯线圈的辐射更厉害, E 形铁芯线圈如图 6 所示。图中表明,共模磁通将外部引线上的两组线圈都联系在一起了。为了获得较高的磁导率,在外部引线上应没有空气隙。另一方面,差模磁通将外部引线和中心引线联系起来。差模路径中的磁导率可以通过使中心引线彼此隔开来取得,中心引线是产生辐射的主要区域。</p>
发表于 2008-4-8 09:18:52 | 显示全部楼层
為什麼都看不到圖片啊?
发表于 2008-10-6 00:21:23 | 显示全部楼层
老大,还是看不到图片阿
发表于 2009-4-5 00:57:51 | 显示全部楼层
有图片加以解释就好了,~ [s:15]  [s:15]  [s:15]

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