共模电感用来滤除共模电磁干扰信号,这是做EMC改进中常用的元器件,根据对应的共模信号频段,进行选择对应阻抗,实现EMC的调试。但是具体共模电感是如何实现滤除共模干扰信号的过程:当工作电流流过两个绕向相反线圈时,产生两个相同的磁场,此时工作电流受线圈欧姆电阻以及漏电感的阻尼影响,如有干扰共模信号流过线圈时,线圈即呈现出高阻抗,产生很强的阻尼效果,达到衰减干扰信号作用。这个描述有些太简洁的。实现这个磁场增加的效果:共模线圈还是原来的线圈,匝数没有发生变化,电流也没有发生变化,电感量却增加为原来的2倍,使得磁通量也增加为两倍,得到磁场增加的结果。所以就要从两个线圈L1和L2的电感大小,以及其互感M12说起。在制作共模电感后,两个线圈的匝数和线径都是相等对称的,所以电感和其互感都是相等的,L1=L2=M12;正是有互感和单个线圈电感相同的前提,对于共模信号电流才会有磁场作用增强的效果,这个在很多时候,需要测试互感是否相同。 共模电感有同名端和同名端,通过不同的连接方式,可以推导出L1=L2=M12的结论,随后也能通过实测来验证这个结论。将12开路,量测34的感值,可以得到L1=L2的感值。 随后将23短路,顺接共模电感,测量14的感值L14顺接,此时L1和L2之间还是有互感M12 随后将24短路,反接共模电感,测量13的感值L13反接,此时L1和L2之间还是有互感M12 相关资料表明,有这么一个结论互感M12=(L14顺接-L13反接)/4, 有了这个结论,就可以通过实际测试验证是否满足,下图分别是量测单个电感的值,以及量测共模电感反接,正接时候的电感值 L1=43.629mH,反接L13反接=0.421mH,正接L14顺接=158mH,因此互感M12=158-0.42/4=39.3mH 从数值上来看L1和M12不是完全相等的,这个是由于实际的共模电感不能保证磁链都完全通过磁芯的,所以还是与一些不一致,但是近似相等的。 再次测试一个不一样的共模电感: L1=22.781mH,反接L13反接=0.1198mH,正接L14顺接=87.76mH, 因此互感M12=87.76-0.1198/4=21.9mH 这个从测试结果来看,是十分接近的。 无论是从理论分析来看,还是实际测试,共模电感反接的情况,测量的电感都远远小于共模电感反接场景。基本可以忽略,为了测试方便,也可近似认为互感M12=L14顺接/4,精度也是可以保证的。 有了这个理论基础,磁场抵消的原理理解起来才方便。对于差模信号,共模电感的同名端在同侧,差模信号电流就会在磁芯中引入大小相同,而方向相反的磁通量。所以两个磁通量就完全抵消,共模电感对于差模信号就没有磁效应。共模电感的线圈对于差模信号可以认为是短路的。对于共模信号,就产生了相同方向的磁通量,而共模电感本身的磁导率比较高,现在共模信号电流产生了叠加的磁通量,因此在互感的作用下,就会在共模信号的通路上面引入很大的等效串联电感。因而共模感抗会成倍增加,所以共模信号在一定频段上,可以抑制共模信号电流。
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