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圖文解析共模扼流器或電感的原理

fcsde-sh ? 來(lái)源:張飛實(shí)戰(zhàn)電子 ? 2023-04-26 10:01 ? 次閱讀
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模電流:在一對(duì)差分信號(hào)線上,大小相同,方向相反的一對(duì)信號(hào),一般是電路中的工作電流,對(duì)于信號(hào)線就是信號(hào)線與信號(hào)地線之間流動(dòng)的電流。

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共模電流:在一對(duì)差分信號(hào)線上,大小相同,方向相同的一對(duì)信號(hào)(或噪音)。在電路中,

一般對(duì)地噪音一般都是以共模電流的方式傳輸?shù)模杂址Q為共模噪聲。

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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。也就是在線路中串聯(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)?a href="http://www.1cnz.cn/tags/電磁感應(yīng)/" target="_blank">電磁感應(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。

(1)差模電流通過(guò)共模線圈,磁力線方向相反,感應(yīng)磁場(chǎng)削弱,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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(2)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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共模線圈的電感或者稱為自感系數(shù),我們知道電感是表征產(chǎn)生磁場(chǎng)的能力,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)沒有發(fā)生變化,電流也沒沒有發(fā)生變化,那么意味著電感量增加為原來(lái)的2倍,也就意味著等效磁導(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,等效電感量被成本增加,因而共模感抗會(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,也就是不讓此信號(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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認(rèn)識(shí)共模電感在共模模式下的電感量,主要線索是認(rèn)識(shí)互感,一切的磁性元器件,無(wú)論什么名稱只要把握磁場(chǎng)的變化形式,透過(guò)現(xiàn)象看磁場(chǎng)變化的本質(zhì),也會(huì)容易理解,再者我們要始終把握磁力線,它是我們認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)的直觀形式,試想無(wú)論同名端或異名端或者互感等概念或磁場(chǎng)現(xiàn)象,我們都是畫磁力線去認(rèn)識(shí)他們的——掌握之前講解的"磁棒繞線法"。

編輯:黃飛

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原文標(biāo)題:圖文并茂詳解共模電感(建議收藏)

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