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教程:共模扼流器或電感的原理 如何抑制共模噪聲

2022-12-24
來(lái)源:電子工程師筆記
關(guān)鍵詞: 共模電流 共模電感

  區(qū)別于常見(jiàn)的電感有四個(gè)導(dǎo)線稱之為共模電感

  ▎抑制共模噪聲

  抑制共模噪聲的方法多種多樣,除了從源頭去減少共模噪聲外,通常我們抑制最常用的方法就是使用共模電感來(lái)濾除共模噪聲,也就是將共模噪聲阻擋在目標(biāo)電路外面。即在線路中串聯(lián)共模扼流器件。   這樣做的目的是增大共模回路的阻抗,使得共模電流被扼流器所消耗和阻擋(反射),從而抑制線路中的共模噪聲。

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  ▎共模扼流器或電感的原理

  若在以某種磁性材料的磁環(huán)上繞上同向的一對(duì)線圈,當(dāng)交變電流通過(guò)時(shí),因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)而在線圈中產(chǎn)生磁通量。   對(duì)于差模信號(hào),產(chǎn)生的磁通量大小相同、方向相反,兩者相互抵消,因而磁環(huán)產(chǎn)生的差模阻抗非常小;   而對(duì)于共模信號(hào),產(chǎn)生的磁通量大小和方向均相同,兩者相互疊加從而使磁環(huán)產(chǎn)生了較大的共模阻抗。 這一特性使得共模電感對(duì)于差模信號(hào)的影響較小,而對(duì)共模噪聲具有很好的濾波性能。

  通俗的總結(jié): 因?yàn)槔愦味桑↙enz's law),共模電感這種連接下,兩條線互感形成的磁通是同一方向。 交變電流形成的磁場(chǎng)與磁鐵的固有磁場(chǎng)形成對(duì)抗,相互抑制,才能實(shí)現(xiàn)濾波功能。     1) 共模電流通過(guò)共模線圈,磁力線方向相同,感應(yīng)磁場(chǎng)加強(qiáng),從如下圖磁力線方向可以看出—實(shí)線箭頭表示電流方向,虛線表示磁場(chǎng)方向

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  對(duì)于共模線圈或者共模電感,當(dāng)共模電流流過(guò)線圈時(shí),由于磁力線方向相同,在不考慮漏感的情況下,磁通量疊加,其原理是互感。   下圖紅色線圈產(chǎn)生的磁力線穿過(guò)藍(lán)色線圈,同時(shí)藍(lán)色線圈產(chǎn)生的磁力線也穿過(guò)紅色線圈,彼此相互感應(yīng)。

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  從電感的角度來(lái)看,電感量也是成倍增加,磁鏈代表了總磁通量。對(duì)于共模電感,當(dāng)磁通量是原來(lái)的2倍時(shí),匝數(shù)沒(méi)有發(fā)生變化,電流也沒(méi)有發(fā)生變化,此時(shí)電感量增加為原來(lái)的2倍,意味著等效磁導(dǎo)率變?yōu)樵瓉?lái)的2倍。

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  等效磁導(dǎo)率何以增加一倍,從下面的電感公式來(lái)看,由于匝數(shù)N不改變、磁路和磁芯截面積由磁芯的物理尺寸決定,因此也沒(méi)有改變,唯一就是磁導(dǎo)率u增加了一倍,因而可以產(chǎn)生更多的磁通量。  

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所以,共模電感在共模電流通過(guò)時(shí),工作在互感模式下。   在互感的作用下,等效電感量被成倍增加,共模感抗也會(huì)成倍增加,因而對(duì)共模信號(hào)有良好的濾波作用,也就是將共模信號(hào)用大阻抗阻擋,不讓其通過(guò)共模電感,即不讓此信號(hào)傳輸?shù)诫娐返南乱患?jí),如下是電感產(chǎn)生的感抗ZL。

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  ZL= ωL = 2πfL ,ZL 就是感抗,單位為歐姆 ,ω 是交流發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的角速度,單位為弧度/秒,f 是頻率,單位為赫茲 ,L 是線圈電感,單位為亨利。



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