共模电感设计方案

近年来，由于政府机构或其他团宥訣MC（电磁兼容）日益重视，工程师们在设计产品时亦是非常注意产品的辐射问题。特别值得一提的是：直流变换器很高的开关频率及尖峰脉冲斜波就是一典型的EMI（电磁干扰）。 共模电感就是一个重要的抗电磁干扰零件，它可以在一宽频条件下提供非常高的阻抗。大多数EMI滤波器主要部件就是一共模电感。在此文中，主要介绍共模电感的设计及磁芯选材问题。 2.基本的共模 开关电源有两种噪声：一为共模，另一为差模。与输入信号的路径相同的噪声称之为差模噪声，而每相相同的从接地到输出的尖峰信号称之为共模噪声。（详见图1A和1B）共模电感设计方案，零欧电阻、磁珠、电感有何区别一典型抗电磁干扰滤波器包含共模电感，差模电感及X，Y电容。Y电容和共模电感使共模噪声衰减。在高频噪声时，电感呈现高阻抗特性，并且反射和吸收噪声。然而电容呈低阻抗（至接地）且改变主线的噪声方向。（见图2）共模电感设计方案，零欧电阻、磁珠、电感有何区别共模电感两绕组圈数是相同的，产生两大小相等方向相反的磁通量。此两磁通相互抵消。因此使磁芯处于无偏磁状态。差模电感只有一个绕组，需要磁芯提供一完全无饱和线性电流。此与共模电感有较大的不同。为防止磁饱和，差模电感必须使用一低的有效磁导率的磁芯（有气隙的铁氧体或铁粉磁芯）。然而，共模电感可以使用一较高的磁导率磁芯且在磁芯相对小的条件下可得到一比较高的电感。 共模电感设计方案，零欧电阻、磁珠、电感有何区别3.磁芯选材首先，噪声是由开关电源的单位基频所产生的，再加上高频谐波。也就是表示噪声在10KHz到50MHz范围内都会存在。为此，电感必须有更宽的频率范围内存在高阻抗特性。共模电感的总阻抗由两部分组成：串联感抗（Xs）和串联电阻（Rs）。在低频时，阻抗呈感抗特性。但随着频率的增加，有效磁导率下降，感抗亦在下降。（见图3）由串联感抗（Xs）和串联电阻（Rs）的相互作用，在整个频宽内产生一可接受的阻抗（Zs）。 对于大多数产品来讲，共模电感的磁芯都选用铁氧体（镍锌系和锰锌系）。镍锌系磁芯的特点是具有较低的初磁导率，但在非常高的频率（大于100MHz）时，仍能保持初磁导率。而锰锌系则恰恰相反，其具有很高的初磁导率，但在频率很低（20KHz）时，磁导率可能会衰减。由于镍锌系磁芯有很低的初磁导率，所以在低频时，不可产生高阻抗特性。然而锰锌系磁芯在低频时，能提供非常高的阻抗特性，且非常适用于10KHz到50MHz的抗电磁干扰。基于此，本文只集中讨论锰锌系磁芯。

整流电路电感的应用

高压钠灯基本结构是在抽真空的灯管内安装一根半透明的多晶氧化铝陶瓷电弧管，电弧管应选用纯度较高的氧化铝及适当的颗粒度，使得透过率达97%左右。在电弧管的两端各装入一个电极，在钨电极螺旋中藏有包含氧化钡和氧化钙的化合物作为电子发射材料。高压钠灯的电弧管中充入约2.7kPa的氙气或氩气作为启动气体。在高压钠灯中，除了充钠之外，还要充入一定量的汞，以提高灯电压、光效和功率因数，减少导热率。由于高压钠灯的电弧管细而长，启动时需要一个至少千伏级的电压触发。高压钠灯在稳态下具有负阻特性。 缺点：工作效率低、功率因数差。且这些参数由于电路无反馈而不可控制，将随着输入电压变化而变化，并且也会随着灯的老化而恶化。电感镇流器的这些缺点导致系统成本增加，例如降低灯寿命带来的频繁更换成本、对电网污染带来的额外线路损耗以及电磁干扰带来可能的系统故障维护成本等等。 电感镇流器的工作原理： 电感镇流器原理如上图所示，当电路接入交流市电220V电压时（一般要大干180V才能保证有效启动），启动器IGN的B、N端短路，市电电压几乎全部被加在镇流器L上以对其充电。 此后启动器IGN将B、N端断开，并使B与LP端短路。由于高压钠灯尚未被点亮，处于关断状态，无电流流过，又因为电感上的电流不能突变，故电感上将产生至少上千伏的高压。该电压与市电一起被加在高压钠灯两端，使钠灯内的气体被击穿，灯被点亮。一般该过程被称为点火阶段。 点亮后的灯等效电阻很小，灯压很低，而此时与灯串联的电感交流阻抗抑制了灯电流，防止电流过大对电路带来损害。随着时间的推移，钠灯两端的电压开始升高，灯的等效阻抗增大，电流慢慢的减小， 达到其额定功率。由于电感的存在，有一部分的能量以电感绕线电阻发热和铁芯涡流损耗等方式被消耗掉，降低了整个电路的工作效率。