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電感器變壓器典型應(yīng)用電路——開關(guān)電源電路
EMI濾波典型電路
差模噪聲、共模噪聲及差模電感器、共模電感器
共模電感器設(shè)計
共模電感也叫共模扼流圈，常用于電腦的開關(guān)電源中過濾共模的電磁干擾信號。在板卡設(shè)計中，共模電感也是起EMI濾波的作用，用于抑制高速信號線產(chǎn)生的電磁波向外輻射發(fā)射。開關(guān)電源產(chǎn)生的共模噪聲頻率范圍從10kHz～50MHz甚至更高，為了對這些噪聲有效的衰減，那么在這個頻率范圍內(nèi)，共模電感器就必須提供足夠高的阻抗。因此高磁導(dǎo)率的錳鋅鐵氧體和非晶材料是非常適合的。共模電感器的阻抗Zs由串聯(lián)感抗Xs和串聯(lián)電阻Rs兩部分組成，Zs、Xs、Rs三者隨頻率變化的典型趨勢見下圖。
從圖中我們可以看出在750kHz以下，Xs在Zs中占主要部分，750kHz以上Rs在Zs中占主要部分。
對于抑制共模噪聲的電感器，需要在一個磁芯上繞制兩組電流方向相反的導(dǎo)線，并使用高磁導(dǎo)率的磁芯，如磁導(dǎo)率為5k、7k、10k、12k、15k材料和非晶磁芯等。
差模電感的設(shè)計
對于抑制差模噪聲的電感器，要求磁芯材料在偏磁場下仍然能夠保持磁導(dǎo)率指標。下圖中，標出了流經(jīng)電感器的電流I，電壓V和磁芯中的磁場強度曲線，并且畫出了差模濾波器和共模濾波器在開關(guān)電源中的應(yīng)用線路圖。在輸入端，可以是交流輸入（如市電），也可以是電池供電（如48V，用于電信設(shè)備中）。當電池供電時，磁化電流是恒定的直流電。對于高功率因數(shù)的交流電系統(tǒng)，磁化電流接近正弦波波形。而低功率因數(shù)的交流電系統(tǒng)，其磁化電流則由一系列的交變脈沖疊加組成。
適合制作差模電感器（扼流圈）的磁心材料是具有高Bs值的金屬磁粉心磁環(huán)和開路鐵氧體磁芯，但是考慮現(xiàn)在的EMI和EMC的要求，使用鐵鎳鉬、鐵鎳50、鐵硅鋁三種閉和磁路的金屬磁粉心磁環(huán)是最合適的，因為這三種磁心材料在偏磁場下具有極好的電感量保持能力。
三種金屬磁粉心材料進行比較：高磁通鐵鎳50磁粉心的性能最好，因為它在高飽和磁通密度下具有保持電感量的能力，同時它還提供在高頻下所需要的阻尼衰減功能，但是由于該材料本身所具有的磁滯伸縮產(chǎn)生的音頻噪聲，致使高磁通鐵鎳50磁粉心在50Hz或者60Hz下，會產(chǎn)生音頻噪聲（嗡嗡聲）。當然直流磁化電流不會產(chǎn)生音頻噪聲，所以它最適合用制作電池供電（工作電流為直流）的電源系統(tǒng)中的輸入濾波電感器。鐵鎳鉬、鐵硅鋁磁粉心都具有特別低的磁滯伸縮系數(shù)，它們都不會產(chǎn)生音頻噪聲。鐵鎳鉬磁粉心在直流偏磁場下的磁導(dǎo)率變化量最小，這是它的一個優(yōu)點。鐵硅鋁磁粉心的單位體積成本最低，因此最適合制作民用差模電感器，鐵鎳50和鐵鎳鉬磁粉心的價格遠遠高于鐵硅鋁磁粉心更適合軍用和一些對體積和性能要求高的場合。
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