Indutores de modo comum,são frequentemente usados em fontes de alimentação de comutação de computadores para filtrar sinais de interferência eletromagnética de modo comum. No projeto da placa, o indutor de modo comum também desempenha o papel de filtragem EMI, que é usado para suprimir a radiação externa e a emissão de ondas eletromagnéticas geradas por linhas de sinal de alta velocidade.
Como um componente importante dos componentes magnéticos, os indutores são amplamente utilizados em circuitos eletrônicos de potência. É uma parte indispensável especialmente em circuitos de potência. Como relés eletromagnéticos em equipamentos de controle industrial e medidores de energia elétrica (medidores de watt-hora) em sistemas de energia. Filtros nas extremidades de entrada e saída do equipamento de fonte de alimentação chaveada, sintonizadores nas extremidades de recepção e transmissão de TV, etc. são todos inseparáveis dos indutores. As principais funções dos indutores em circuitos eletrônicos são: armazenamento de energia, filtragem, indutor, ressonância, etc. Em circuitos de potência, como os circuitos lidam com transferência de energia de grandes correntes ou altas tensões, os indutores são em sua maioria indutores do “tipo de potência”.
Precisamente porque o indutor de potência é diferente do indutor de processamento de pequenos sinais, a topologia da fonte de alimentação chaveada é diferente durante o projeto, e o método de projeto também tem seus próprios requisitos, causando dificuldades de projeto.Indutoresnos circuitos de fonte de alimentação atuais são usados principalmente para filtragem, armazenamento de energia, transferência de energia e correção do fator de potência. O projeto de indutores cobre muitos aspectos do conhecimento, como teoria eletromagnética, materiais magnéticos e regulamentos de segurança. Os projetistas precisam ter uma compreensão clara das condições de trabalho e dos requisitos de parâmetros relacionados (como corrente, tensão, frequência, aumento de temperatura, propriedades do material, etc.) para tomar decisões. O design mais razoável.
Classificação de indutores:
Os indutores podem ser divididos em diferentes tipos com base no ambiente de aplicação, estrutura do produto, formato, uso, etc. Normalmente, o projeto do indutor começa com o ambiente de uso e aplicação como ponto de partida. Na comutação de fontes de alimentação, os indutores podem ser divididos em:
Modo normal de estrangulamento
Correção do Fator de Potência – Choke PFC
Indutor acoplado reticulado (Acoplador Choke)
Indutor de suavização de armazenamento de energia (Smooth Choke)
Bobina amplificadora magnética (bobina MAG AMP)
Os indutores de filtro de modo comum exigem que as duas bobinas tenham o mesmo valor de indutância, a mesma impedância, etc., portanto, este tipo de indutores adota designs simétricos e seus formatos são principalmente TOROID, UU, ET e outros formatos.
Como funcionam os indutores de modo comum:
O indutor de filtro de modo comum também é chamado de bobina de estrangulamento de modo comum (doravante denominado indutor de modo comum ou CM.M.Choke) ou filtro de linha.
Os indutores de filtro de modo comum exigem que as duas bobinas tenham o mesmo valor de indutância, a mesma impedância, etc., portanto, este tipo de indutores adota designs simétricos e seus formatos são principalmente TOROID, UU, ET e outros formatos.
Como funcionam os indutores de modo comum:
O indutor de filtro de modo comum também é chamado de bobina de estrangulamento de modo comum (doravante denominado indutor de modo comum ou CM.M.Choke) ou filtro de linha.
Nocomutação de fonte de alimentação, devido às rápidas mudanças na corrente ou tensão no diodo retificador, capacitor de filtro e indutor, são geradas fontes de interferência eletromagnética (ruído). Ao mesmo tempo, também existem ruídos harmônicos de alta ordem além da frequência de potência na fonte de alimentação de entrada. Se essas interferências não forem eliminadas, a supressão causará danos aos equipamentos de carga ou à própria fonte de alimentação chaveada. Portanto, as agências reguladoras de segurança em vários países emitiram regulamentos sobre emissões de interferência eletromagnética (EMI).
regulamentos de controle correspondentes. Actualmente, a frequência de comutação das fontes de alimentação está a tornar-se cada vez mais elevada e a EMI está a tornar-se cada vez mais grave. Portanto, filtros EMI devem ser instalados nas fontes de alimentação chaveadas. Os filtros EMI devem suprimir o ruído do modo normal e do modo comum para atender a determinados requisitos. padrão. O filtro de modo normal é responsável por filtrar o sinal de interferência de modo diferencial entre as duas linhas na extremidade de entrada ou saída, e o filtro de modo comum é responsável por filtrar o sinal de interferência de modo comum entre as duas linhas de entrada. Os indutores de modo comum reais podem ser divididos em três tipos: AC CM.M.CHOKE; DC CM.M.CHOKE e SIGNAL CM.M.CHOKE devido a diferentes ambientes de trabalho. Eles devem ser diferenciados ao projetar ou selecionar. Mas o seu princípio de funcionamento é exatamente o mesmo, conforme mostra a Figura (1):
Conforme mostrado na figura, dois conjuntos de bobinas com direções opostas são enrolados no mesmo anel magnético. De acordo com a regra do tubo espiral à direita, quando uma tensão de modo diferencial com polaridade oposta e a mesma amplitude de sinal é aplicada aos terminais de entrada A e B, Quando , há uma corrente i2 mostrada na linha sólida e um fluxo magnético Φ2 mostrado na linha sólida é gerado no núcleo magnético. Enquanto os dois enrolamentos forem completamente simétricos, os fluxos magnéticos nas duas direções diferentes do núcleo magnético se anulam. O fluxo magnético total é zero, a indutância da bobina é quase zero e não há efeito de impedância no sinal do modo normal. Se um sinal de modo comum com a mesma polaridade e amplitude igual for aplicado aos terminais de entrada A e B, haverá uma corrente i1 mostrada pela linha pontilhada, e um fluxo magnético Φ1 mostrado pela linha pontilhada será gerado no campo magnético. núcleo, então o fluxo magnético no núcleo Eles terão a mesma direção e se fortalecerão, de modo que o valor da indutância de cada bobina seja o dobro de quando ela existe sozinha, e XL = ωL. Portanto, a bobina deste método de enrolamento tem um forte efeito de supressão na interferência de modo comum.
O filtro EMI real é composto por L e C. Ao projetar, os circuitos de supressão de modo diferencial e de modo comum são frequentemente combinados (como mostrado na Figura 2). Portanto, o projeto deve ser baseado no tamanho do capacitor do filtro e nas normas de segurança exigidas. Os padrões tomam decisões sobre os valores dos indutores.
Na figura, L1, L2 e C1 formam um filtro de modo normal e L3, C2 e C3 formam um filtro de modo comum.
Projeto de indutor de modo comum
Antes de projetar um indutor de modo comum, primeiro verifique se a bobina deve atender aos seguintes princípios:
1 > Em condições normais de trabalho, o núcleo magnético não ficará saturado devido à corrente da fonte de alimentação.
2 > Deve ter impedância grande o suficiente para sinais de interferência de alta frequência, uma determinada largura de banda e uma impedância mínima para a corrente do sinal na frequência de operação.
3 >O coeficiente de temperatura do indutor deve ser pequeno e a capacitância distribuída deve ser pequena.
4> A resistência DC deve ser a menor possível.
5>A indutância de indução deve ser a maior possível e o valor da indutância precisa ser estável.
6 >O isolamento entre os enrolamentos deve atender aos requisitos de segurança.
Etapas de projeto do indutor de modo comum:
Passo 0 Aquisição SPEC: nível permitido de EMI, localização da aplicação.
Passo 1 Determine o valor da indutância.
Passo 2 O material do núcleo e as especificações são determinados.
Etapa 3 Determine o número de voltas do enrolamento e o diâmetro do fio.
Etapa 4 Revisão
Etapa 5: teste
Exemplos de design
Etapa 0: Circuito de filtro EMI conforme mostrado na Figura 3
CX = 1,0 Uf Cy = 3300PF Nível EMI: Fcc Classe B
Tipo: bloqueador de modo comum ac
Etapa 1: Determine a indutância (L):
Pode-se observar no diagrama de circuito que o sinal de modo comum é suprimido pelo filtro de modo comum composto por L3, C2 e C3. Na verdade, L3, C2 e C3 formam dois circuitos em série LC, que absorvem o ruído das linhas L e N respectivamente. Desde que a frequência de corte do circuito do filtro seja determinada e a capacitância C seja conhecida, a indutância L pode ser obtida pela seguinte fórmula.
fo= 1/(2π√LC)L → 1/(2πfo)2C
Normalmente, a largura de banda do teste EMI é a seguinte:
Interferência conduzida: 150KHZ → 30MHZ (Nota: padrão VDE 10KHZ – 30M)
Interferência de radiação: 30MHZ 1GHZ
O filtro real não consegue atingir a curva de impedância acentuada do filtro ideal, e a frequência de corte geralmente pode ser definida em cerca de 50KHZ. Aqui, assumindo fo = 50KHZ, então
L =1/(2πfo)2C = 1/ [(2*3,14*50000)2 *3300*10-12] = 3,07mH
L1, L2 e C1 formam um filtro de modo normal (passa-baixo). A capacitância entre as linhas é 1,0uF, então a indutância do modo normal é:
L = 1/ [(2*3,14*50000)2 *1*10-6] = 10,14uH
Desta forma, o valor de indutância teoricamente exigido pode ser obtido. Se você deseja obter uma frequência de corte mais baixa, pode aumentar ainda mais o valor da indutância. A frequência de corte geralmente não é inferior a 10KHZ. Teoricamente, quanto maior a indutância, melhor será o efeito de supressão de EMI, mas uma indutância excessivamente alta tornará a frequência de corte mais baixa, e o filtro real só pode atingir uma certa banda larga, o que piora o efeito de supressão de ruído de alta frequência (geralmente O componente de ruído da fonte de alimentação chaveada é de cerca de 5 ~ 10 MHz, mas há casos em que excede 10 MHz). Além disso, quanto maior a indutância, mais voltas o enrolamento terá, ou maior será o ui do CORE, o que fará com que a impedância de baixa frequência aumente (o DCR fica maior). À medida que o número de voltas aumenta, a capacitância distribuída também aumenta (conforme mostrado na Figura 4), permitindo que todas as correntes de alta frequência fluam através desta capacitância. A UI excessivamente alta torna o CORE facilmente saturado e também é extremamente difícil e caro de produzir.
Etapa 2 Determinar o material CORE e o TAMANHO
A partir dos requisitos de projeto acima, podemos saber que o indutor de modo comum precisa ser difícil de saturar, por isso é necessário escolher um material com baixa relação de ângulo BH. Como é necessário um valor de indutância mais alto, o valor ui do núcleo magnético também deve ser alto e também deve ter. Com menor perda de núcleo e maior valor de Bs, o material de ferrite Mn-Zn CORE é atualmente o material CORE mais adequado que atende aos requisitos acima.
Não existem regulamentações específicas sobre o TAMANHO DO COEE durante o projeto. Em princípio, ele só precisa atender à indutância necessária e minimizar o tamanho do produto projetado dentro da faixa permitida de perda de baixa frequência.
Portanto, o material CORE e a extração de SIZE devem ser examinados com base no custo, perda admissível, espaço de instalação, etc. O valor CORE comumente usado de indutores de modo comum está entre 2.000 e 10.000. Relação do ângulo BH, mas seu ui é baixo, portanto geralmente não é usado em indutores de modo comum, mas esse tipo de núcleo é um dos indutores de modo normal. Materiais preferidos.
Passo 3 Determine o número de voltas N e o diâmetro do fio dw
Primeiro determine as especificações do CORE. Por exemplo, neste exemplo, T18*10*7, A10, AL = 8230±30%, então:
N = √L / AL = √(3,07*106 ) / (8230*70%) = 23 TS
O diâmetro do fio é baseado na densidade de corrente de 3 ~ 5A/mm2. Se o espaço permitir, a densidade de corrente pode ser selecionada o mais baixa possível. Suponha que a corrente de entrada I i = 1,2A neste exemplo, considere J = 4 A/mm2
Então Aw = 1,2/4 = 0,3 mm2 Φ0,70 mm
O indutor de modo comum real deve ser testado através de amostras reais para confirmar a confiabilidade do projeto, porque diferenças nos processos de fabricação também levarão a diferenças nos parâmetros do indutor e afetarão o efeito de filtragem. Por exemplo, um aumento na capacitância distribuída causará ruído de alta frequência. Mais fácil de transmitir. A assimetria dos dois enrolamentos faz com que a diferença de indutância entre os dois grupos seja maior, formando uma certa impedância ao sinal do modo normal.
Resumir
1 >A função do indutor de modo comum é filtrar o ruído de modo comum na linha. O projeto exige que os dois enrolamentos tenham uma estrutura completamente simétrica e os mesmos parâmetros elétricos.
2 >A capacitância distribuída do indutor de modo comum tem um impacto negativo na supressão de ruído de alta frequência e deve ser minimizada.
3 >O valor da indutância do indutor de modo comum está relacionado à banda de frequência de ruído que precisa ser filtrada e à capacitância correspondente. O valor da indutância geralmente está entre 2mH ~50 mH.
Fonte do artigo: Reimpresso da Internet
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Horário da postagem: 28 de maio de 2024