共模电感与差模电感的区别.docx

共模电感与差模电感的区分电源滤波器的设计通常可从共模和差模两方面来思考 共模滤波器最紧要的局部就是共模扼流圈，与差模扼流圈相 比，共模扼流圈的一个明显特长在于它的电感值极高，并且 体积又小，设计共模扼流圈时要思考的一个紧要 Issue(问题) 是它的漏感，也就是差模电感通常，计算漏感的方法是假 定它为共模电感的 1%，实践上漏感为共模电感的 0.5% ～ 4%之间在设计最优功能的扼流圈时，这个误差的影响能够 是不容无视的 漏感的紧要性漏感是如何构成的呢？严密绕制，且绕满一周的环形线 圈，即便没有磁芯，其全部磁通都集中圈“芯”内但 是，假设环形线圈没有绕满一周，或许绕制不严密，那么磁 通就会从芯中走漏出来这种效应与线匝间确实定间隔和螺 旋管芯体的磁导率成反比共模扼流圈有两个绕组，这两个 绕组被设计成使它们所流过的电流沿线圈芯传导时方向相反，从而使磁场为 0假设为了平安起见，芯体上的线圈不是双线绕制，这样两个绕组之间就有格外大的间隙，自然就 引发磁通“走漏”，这即是说，磁场在所关心的各个点上并非真正为 0共模扼流圈的漏感是差模电感现实上，与差模有关的磁通必需在某点上分开芯体，换句话说，磁通在芯 体内部构成闭合回路，而不只仅只局限在环形芯体内。

假设芯体具有差模电感，那么，差模电流就会使芯体内的磁通消灭偏离零点，假设偏离太大，芯体便会消灭磁饱和景象， 使共模电感根本与无磁芯的电感一样后果，共模辐射的强度就似乎电路中没有扼流圈一样差模电流在共模环形线圈中引发的磁通偏离可由下式得出： 式中，是芯体中的磁通变化量，Ldm 是测得的差模电感，是差模峰值电流，n 为共模线圈的匝数由于能够经过把握 B 总，使之小于 B 饱和，从而避开芯体消灭磁饱和景象，有以下规律： 式中，是差模峰值电流，Bmax 是磁通量的最大偏离，n 是线圈的匝数，A 是环形线圈的横截面积Ldm 是线圈的差模电感共模扼流圈的差模电感能够按如下方法测得：将其一引 腿两端短接，接着测量另外两腿间的电感，其示值即为共模 扼流圈的差模电感 共模扼流圈综述滤波器设计时，假定共模与差模这两局部是彼此独立的但是，这两局部并非真正独立，由于共模扼流圈能够提 供格外大的差模电感这局部差模电感可由分立的差模电感 来仿照为了应用差模电感，在滤波器的设计进程中，共模与差模不应一同实行，而应当依据确定的挨次来做首先，应当测量共模噪声并将其滤除掉承受差模抑制网络〔Differential Mode Rejection NETWORK〕，能够将差模成分消弭，因而就能够间接测量共模噪声了。

假设设计的共模滤波器要一同使 差模噪声不超越允许领域，那么就应测量共模与差模的混合 噪声由于共模成分在噪声容限以下，因而超标的仅是 差模成分，可用共模滤波器的差模漏感来衰减关于低功率 电源零碎，共模扼流圈的差模电感足以处理差模辐射Issue(问题)，由于差模辐射的源阻抗较小，因而唯有极大批 的电感是有用的虽然大批的差模电感格外有用，但太大的差模电感能够 使扼流圈消灭磁饱和可依据公式〔2〕作简洁计算来防止磁饱和景象的消灭 用 LISN 原理测量共模扼流圈饱和特性的方法 测量共模线圈磁芯〔全体或局部〕的饱和特性通常是很困难的经过简洁的试验能够看出共模滤波器的 衰减在多大水平上受由 60Hz 编置电流引发的电感减小量的影响实行此项测试需求一台示波器和一个差模抑制网络〔DMRN〕首先，用示波器来监测线电压按如下方法从示波器的 A 通道输出信号，将示波器的时刻基准置为2ms/div，接着将触发信号加在 A 通道上，在沟通电压到达峰值时会有线电流发生，此时滤波器效能的升级是预料中的事 情差模抑制网络〔DMRN〕的输出端连接到 LISN，输入端用 50 的阻抗实行婚配且与示波器的 B 通道相连当共模扼流圈任务性区时，在输出电流淌摇时期，B 通道监测到的放射增长值不超越 6—10DB。

图 1 为此测试在示波器上显示的后果，下面的曲线为共模放射；上面的曲线为线电压 电压峰值时期，桥式整流器正导游通且传送充电电流图 1 示波器上显示的由于 60Hz 充电电流引发的共模扼流圈的升级 假设共模扼流圈到达饱和，那么在输出浪涌增长时，放射将会增长假设共模扼流圈到达强饱和，放射强度与不加滤波器时的状况是一样的，也就是说很轻易到达 40dB 以上这些试验数据可用其他方法来说明放射最小值〔线电 流为 0 的时分〕是滤波器无偏置电流时呈现出来的效果峰值放射与最小放射的比率，即升级因子，用来权衡线电流偏 移量对滤波器实践效果的影响升级因子较大标明共模扼流 圈磁芯整个没有失掉恰当的运用，较好的滤波器的“固有升 级因子”差不多在 2—4 之间它是由两种景象发生的：第一，60Hz 充电电流引发的电感减小〔如上所述〕；其次，桥式整流器的正向及反导游通共模放射的等效电路由一个阻 抗约为 200PF 的电压源、二极管阻抗和 LISN 的共模阻抗构成，如图 2 所示当桥式整流器正向偏置时，在源阻抗、25 和LISN 共模阻抗之间会发生分压景象当桥整流器反向偏置时，在源阻抗、整流桥反偏电容、LISN 之间发生分压景象。

当二极管整流桥反向偏置电容较小时，对共模滤除有一 定效果当整流桥正向偏置时则对共模滤除没有影响图 2 共模辐射等效电路由于发生了分压，固有升级因子的预期值为 2 左右实践值的变化格外大，重要取决于源阻抗和二极管整流桥反向 偏置电容的实践大小在 Flugan 制造的一个电路中，恰是使用这个原理来减小镇流器的传导放射的 用电流原理测量共模扼流圈饱和特性的方法假设测试人员格外慎重，那么就能够实行相像MIL-STD-461 中的测试安装来检测共模扼流圈的饱和特性这个原理的使用如下：测试时承受两只电流探头，低频探头监测线电流，高频探头仅测量共模放射电流线电流监视器做为触发源只是，运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假设细心合理布置绕线布局的话，30DB 左右的差模电流衰减是可以失掉的即便到达这个衰减值，测得的差模重量也能够超越预期的共模重量值可用如下两项技巧来处理这一 Issue(问题)：第一，将一只 6kHz 转机频率的高阶高通滤波器与示波器串联〔留意 使用 50 的终端阻抗实行婚配〕其次，在每只10μF 的电容与电源总线之直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微小线电流的导线近旁。

共模扼流圈内存在的差模与共模磁通为了疾速且粗浅地说明共模扼流圈的作用，可思考承受 以下阐述：“共模扼流圈管芯两侧的磁场相互抵消，因而不存在磁通使管芯饱和虽然这种阐述对共模扼流圈作用的 直觉叙说具体化了，但本质上并非如此参照以下围绕麦克斯韦方程所实行的争论：* 假定电流密度 J 发生磁场 H，那么就可得出结论：左近的另一个电流不会抵消或阻拦制止磁场或许是由此而发生的电场 一样一个相邻的电流能够招致磁场途径的改动 在环形共模电感的特别场所中，每条引线中的差模电流密度可假定是相等的，且方向相反因此由此而发生的磁场确定在环形磁芯周边上的总和为 0，而在其内部则不为 0！磁芯的作用就好象它圈绕组的间隙处裂为两半时所呈现出来的效果一样每个绕组在环形线圈一半的区域内 发生磁场，意指穿过空气的磁场确定会构成自封锁回路，下 图是环形磁芯和差模电流磁路的表示图。