Επαγωγείς κοινής λειτουργίας, χρησιμοποιούνται συχνά σε τροφοδοτικά μεταγωγής υπολογιστών για να φιλτράρουν σήματα ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών κοινής λειτουργίας. Στη σχεδίαση της πλακέτας, ο επαγωγέας κοινής λειτουργίας παίζει επίσης το ρόλο του φιλτραρίσματος EMI, το οποίο χρησιμοποιείται για την καταστολή της προς τα έξω ακτινοβολίας και της εκπομπής ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων που παράγονται από γραμμές σήματος υψηλής ταχύτητας.
Ως σημαντικό συστατικό των μαγνητικών εξαρτημάτων, οι επαγωγείς χρησιμοποιούνται ευρέως σε ηλεκτρονικά κυκλώματα ισχύος. Είναι αναπόσπαστο μέρος ειδικά σε κυκλώματα ισχύος. Όπως ηλεκτρομαγνητικά ρελέ σε εξοπλισμό βιομηχανικού ελέγχου και μετρητές ηλεκτρικής ισχύος (μετρητές watt-hour) σε συστήματα ισχύος. Τα φίλτρα στα άκρα εισόδου και εξόδου του εξοπλισμού τροφοδοσίας μεταγωγής, οι δέκτες στα άκρα λήψης και εκπομπής της τηλεόρασης, κ.λπ. δεν διαχωρίζονται από τους επαγωγείς. Οι κύριες λειτουργίες των πηνίων στα ηλεκτρονικά κυκλώματα είναι: αποθήκευση ενέργειας, φιλτράρισμα, τσοκ, συντονισμός, κ.λπ. Στα κυκλώματα ισχύος, δεδομένου ότι τα κυκλώματα ασχολούνται με μεταφορά ενέργειας μεγάλων ρευμάτων ή υψηλών τάσεων, οι επαγωγείς είναι ως επί το πλείστον επαγωγείς «τύπου ισχύος».
Ακριβώς επειδή ο επαγωγέας ισχύος είναι διαφορετικός από τον μικρό επαγωγέα επεξεργασίας σήματος, η τοπολογία του τροφοδοτικού μεταγωγής είναι διαφορετική κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού και η μέθοδος σχεδιασμού έχει επίσης τις δικές της απαιτήσεις, προκαλώντας δυσκολίες σχεδιασμού.Επαγωγείςσε τρέχοντα κυκλώματα τροφοδοσίας χρησιμοποιούνται κυρίως για φιλτράρισμα, αποθήκευση ενέργειας, μεταφορά ενέργειας και διόρθωση συντελεστή ισχύος. Ο σχεδιασμός του πηνίου καλύπτει πολλές πτυχές της γνώσης, όπως η ηλεκτρομαγνητική θεωρία, τα μαγνητικά υλικά και οι κανονισμοί ασφαλείας. Οι σχεδιαστές πρέπει να έχουν σαφή κατανόηση των συνθηκών εργασίας και των σχετικών απαιτήσεων παραμέτρων (όπως ρεύμα, τάση, συχνότητα, αύξηση θερμοκρασίας, ιδιότητες υλικού κ.λπ.) για να λάβουν αποφάσεις. Το πιο λογικό σχέδιο.
Ταξινόμηση επαγωγέων:
Τα πηνία μπορούν να χωριστούν σε διαφορετικούς τύπους με βάση το περιβάλλον εφαρμογής τους, τη δομή του προϊόντος, το σχήμα, τη χρήση κ.λπ. Συνήθως, ο σχεδιασμός των πηνίων ξεκινά με τη χρήση και το περιβάλλον εφαρμογής ως σημείο εκκίνησης. Κατά τη μεταγωγή τροφοδοτικών, τα πηνία μπορούν να χωριστούν σε:
Τσοκ κανονικής λειτουργίας
Διόρθωση συντελεστή ισχύος – Τσοκ PFC
Διασυνδεδεμένο συζευγμένο πηνίο (τσοκ με σύζευξη)
Πηνίο εξομάλυνσης αποθήκευσης ενέργειας (Smooth Choke)
Μαγνητικό πηνίο ενισχυτή (MAG AMP Coil)
Οι επαγωγείς φίλτρου κοινής λειτουργίας απαιτούν τα δύο πηνία να έχουν την ίδια τιμή επαγωγής, την ίδια σύνθετη αντίσταση κ.λπ., επομένως αυτός ο τύπος πηνίων υιοθετεί συμμετρικά σχέδια και τα σχήματά τους είναι κυρίως TOROID, UU, ET και άλλα σχήματα.
Πώς λειτουργούν οι επαγωγείς κοινής λειτουργίας:
Ο επαγωγέας φίλτρου κοινής λειτουργίας ονομάζεται επίσης πηνίο τσοκ κοινής λειτουργίας (εφεξής καλούμενος επαγωγέας κοινής λειτουργίας ή CM.M.Choke) ή φίλτρο γραμμής.
Οι επαγωγείς φίλτρου κοινής λειτουργίας απαιτούν τα δύο πηνία να έχουν την ίδια τιμή επαγωγής, την ίδια σύνθετη αντίσταση κ.λπ., επομένως αυτός ο τύπος πηνίων υιοθετεί συμμετρικά σχέδια και τα σχήματά τους είναι κυρίως TOROID, UU, ET και άλλα σχήματα.
Πώς λειτουργούν οι επαγωγείς κοινής λειτουργίας:
Ο επαγωγέας φίλτρου κοινής λειτουργίας ονομάζεται επίσης πηνίο τσοκ κοινής λειτουργίας (εφεξής καλούμενος επαγωγέας κοινής λειτουργίας ή CM.M.Choke) ή φίλτρο γραμμής.
Στοτροφοδοτικό μεταγωγής, λόγω των γρήγορων μεταβολών του ρεύματος ή της τάσης στη δίοδο ανορθωτή, στον πυκνωτή φίλτρου και στον επαγωγέα, δημιουργούνται πηγές ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών (θόρυβος). Ταυτόχρονα, υπάρχουν επίσης αρμονικοί θόρυβοι υψηλής τάξης εκτός από τη συχνότητα ισχύος στο τροφοδοτικό εισόδου. Εάν αυτές οι παρεμβολές δεν εξαλειφθούν, η καταστολή θα προκαλέσει ζημιά στον εξοπλισμό φόρτωσης ή στο ίδιο το τροφοδοτικό μεταγωγής. Ως εκ τούτου, οι ρυθμιστικοί φορείς ασφάλειας σε αρκετές χώρες έχουν εκδώσει κανονισμούς για τις εκπομπές ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών (EMI).
αντίστοιχους κανονισμούς ελέγχου. Επί του παρόντος, η συχνότητα μεταγωγής των τροφοδοτικών μεταγωγής γίνεται ολοένα και πιο υψηλή και το EMI γίνεται όλο και πιο σοβαρό. Επομένως, τα φίλτρα EMI πρέπει να εγκατασταθούν στα τροφοδοτικά μεταγωγής. Τα φίλτρα EMI πρέπει να καταστέλλουν τόσο τον θόρυβο κανονικής λειτουργίας όσο και τον θόρυβο κοινής λειτουργίας για να πληρούν ορισμένες απαιτήσεις. πρότυπο. Το φίλτρο κανονικής λειτουργίας είναι υπεύθυνο για το φιλτράρισμα του σήματος παρεμβολής διαφορικού τρόπου λειτουργίας μεταξύ των δύο γραμμών στο άκρο εισόδου ή εξόδου και το φίλτρο κοινής λειτουργίας είναι υπεύθυνο για το φιλτράρισμα του σήματος παρεμβολής κοινής λειτουργίας μεταξύ των δύο γραμμών εισόδου. Οι πραγματικοί επαγωγείς κοινής λειτουργίας μπορούν να χωριστούν σε τρεις τύπους: AC CM.M.CHOKE; DC CM.M.CHOKE και SIGNAL CM.M.CHOKE λόγω διαφορετικών περιβαλλόντων εργασίας. Πρέπει να διακρίνονται κατά το σχεδιασμό ή την επιλογή. Αλλά η αρχή λειτουργίας του είναι ακριβώς η ίδια, όπως φαίνεται στο σχήμα (1):
Όπως φαίνεται στο σχήμα, δύο σετ πηνίων με αντίθετες κατευθύνσεις τυλίγονται στον ίδιο μαγνητικό δακτύλιο. Σύμφωνα με τον κανόνα του δεξιού σπειροειδούς σωλήνα, όταν μια τάση διαφορικού τρόπου λειτουργίας με αντίθετη πολικότητα και το ίδιο εύρος σήματος εφαρμόζεται στους ακροδέκτες εισόδου Α και Β, Όταν , υπάρχει ένα ρεύμα i2 που εμφανίζεται στη συμπαγή γραμμή και μια μαγνητική ροή Το Φ2 που φαίνεται στη συμπαγή γραμμή παράγεται στον μαγνητικό πυρήνα. Εφόσον οι δύο περιελίξεις είναι εντελώς συμμετρικές, οι μαγνητικές ροές στις δύο διαφορετικές κατευθύνσεις στον μαγνητικό πυρήνα αλληλοεξουδετερώνονται. Η συνολική μαγνητική ροή είναι μηδέν, η επαγωγή του πηνίου είναι σχεδόν μηδενική και δεν υπάρχει καμία επίδραση σύνθετης αντίστασης στο σήμα κανονικής λειτουργίας. Εάν ένα σήμα κοινού τρόπου λειτουργίας με την ίδια πολικότητα και ίσο πλάτος εφαρμόζεται στους ακροδέκτες εισόδου Α και Β, θα υπάρχει ρεύμα i1 που φαίνεται από τη διακεκομμένη γραμμή και μια μαγνητική ροή Φ1 που φαίνεται από τη διακεκομμένη γραμμή θα δημιουργηθεί στη μαγνητική πυρήνας, τότε η μαγνητική ροή στον πυρήνα θα Έχουν την ίδια κατεύθυνση και ενισχύουν το ένα το άλλο, έτσι ώστε η τιμή αυτεπαγωγής κάθε πηνίου να είναι διπλάσια από αυτή όταν υπάρχει μόνο του, και XL =ωL. Επομένως, το πηνίο αυτής της μεθόδου περιέλιξης έχει ισχυρό αποτέλεσμα καταστολής στην παρεμβολή κοινού τρόπου λειτουργίας.
Το πραγματικό φίλτρο EMI αποτελείται από L και C. Κατά το σχεδιασμό, τα κυκλώματα καταστολής διαφορικής λειτουργίας και κοινής λειτουργίας συνδυάζονται συχνά (όπως φαίνεται στο Σχήμα 2). Επομένως, ο σχεδιασμός πρέπει να βασίζεται στο μέγεθος του πυκνωτή του φίλτρου και στους απαιτούμενους κανονισμούς ασφαλείας. Τα πρότυπα παίρνουν αποφάσεις για τις τιμές του επαγωγέα.
Στο σχήμα, τα L1, L2 και C1 σχηματίζουν ένα φίλτρο κανονικής λειτουργίας και τα L3, C2 και C3 σχηματίζουν ένα φίλτρο κοινής λειτουργίας.
Σχεδιασμός Πηνίου Common Mode
Πριν σχεδιάσετε ένα πηνίο κοινής λειτουργίας, ελέγξτε πρώτα ότι το πηνίο πρέπει να συμμορφώνεται με τις ακόλουθες αρχές:
1 > Υπό κανονικές συνθήκες εργασίας, ο μαγνητικός πυρήνας δεν θα είναι κορεσμένος λόγω του ρεύματος τροφοδοσίας.
2 > Πρέπει να έχει αρκετά μεγάλη σύνθετη αντίσταση για σήματα παρεμβολής υψηλής συχνότητας, ορισμένο εύρος ζώνης και ελάχιστη σύνθετη αντίσταση για το ρεύμα σήματος στη συχνότητα λειτουργίας.
3 >Ο συντελεστής θερμοκρασίας του επαγωγέα πρέπει να είναι μικρός και η κατανεμημένη χωρητικότητα πρέπει να είναι μικρή.
4>Η αντίσταση DC πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερη.
5>Η επαγωγική επαγωγή πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μεγαλύτερη και η τιμή της επαγωγής πρέπει να είναι σταθερή.
6 >Η μόνωση μεταξύ των περιελίξεων πρέπει να πληροί τις απαιτήσεις ασφαλείας.
Βήματα σχεδίασης πηνίου κοινής λειτουργίας:
Βήμα 0 Απόκτηση SPEC: Επιτρεπόμενο επίπεδο EMI, θέση εφαρμογής.
Βήμα 1 Προσδιορίστε την τιμή της αυτεπαγωγής.
Βήμα 2 Καθορίζεται το υλικό πυρήνα και οι προδιαγραφές.
Βήμα 3 Προσδιορίστε τον αριθμό των στροφών περιέλιξης και τη διάμετρο του σύρματος.
Βήμα 4 Έλεγχος
Βήμα 5 Δοκιμή
Παραδείγματα σχεδίασης
Βήμα 0: Κύκλωμα φίλτρου EMI όπως φαίνεται στην Εικόνα 3
CX = 1,0 Uf Cy = 3300PF Επίπεδο EMI: Fcc Κατηγορία Β
Τύπος: Ac Common Mode Choke
Βήμα 1: Προσδιορίστε την αυτεπαγωγή (L):
Μπορεί να φανεί από το διάγραμμα κυκλώματος ότι το σήμα κοινής λειτουργίας καταστέλλεται από το φίλτρο κοινής λειτουργίας που αποτελείται από L3, C2 και C3. Στην πραγματικότητα, τα L3, C2 και C3 σχηματίζουν δύο κυκλώματα σειράς LC, τα οποία απορροφούν το θόρυβο των γραμμών L και N αντίστοιχα. Εφόσον προσδιορίζεται η συχνότητα αποκοπής του κυκλώματος φίλτρου και είναι γνωστή η χωρητικότητα C, η αυτεπαγωγή L μπορεί να ληφθεί με τον ακόλουθο τύπο.
fo= 1/(2π√LC)L → 1/(2πfo)2C
Συνήθως το εύρος ζώνης δοκιμής EMI είναι το εξής:
Διεξαγόμενη παρεμβολή: 150KHZ → 30MHZ (Σημείωση: Πρότυπο VDE 10KHZ – 30M)
Παρεμβολή ακτινοβολίας: 30MHZ 1GHZ
Το πραγματικό φίλτρο δεν μπορεί να επιτύχει την απότομη καμπύλη σύνθετης αντίστασης του ιδανικού φίλτρου και η συχνότητα αποκοπής μπορεί συνήθως να ρυθμιστεί στα 50 KHZ περίπου. Εδώ, υποθέτοντας fo = 50KHZ, τότε
L =1/(2πfo)2C = 1/ [( 2*3,14*50000)2 *3300*10-12] = 3,07mH
Τα L1, L2 και C1 σχηματίζουν ένα (χαμηλοπερατό) φίλτρο κανονικής λειτουργίας. Η χωρητικότητα μεταξύ των γραμμών είναι 1,0uF, επομένως η επαγωγή της κανονικής λειτουργίας είναι:
L = 1/ [( 2*3,14*50000)2 *1*10-6] = 10,14uH
Με αυτόν τον τρόπο, μπορεί να ληφθεί η θεωρητικά απαιτούμενη τιμή επαγωγής. Εάν θέλετε να αποκτήσετε χαμηλότερη συχνότητα αποκοπής fo, μπορείτε να αυξήσετε περαιτέρω την τιμή της επαγωγής. Η συχνότητα αποκοπής δεν είναι γενικά μικρότερη από 10 KHZ. Θεωρητικά, όσο υψηλότερη είναι η επαγωγή, τόσο καλύτερο είναι το φαινόμενο καταστολής EMI, αλλά μια υπερβολικά υψηλή επαγωγή θα κάνει τη συχνότητα αποκοπής χαμηλότερη και το πραγματικό φίλτρο μπορεί να επιτύχει μόνο μια συγκεκριμένη ευρυζωνική ζώνη, η οποία κάνει χειρότερη την επίδραση καταστολής του θορύβου υψηλής συχνότητας (γενικά Το στοιχείο θορύβου του τροφοδοτικού μεταγωγής είναι περίπου 5~10MHZ, αλλά υπάρχουν περιπτώσεις όπου υπερβαίνει τα 10MHZ). Επιπλέον, όσο μεγαλύτερη είναι η επαγωγή, τόσο περισσότερες στροφές έχει το τύλιγμα ή τόσο υψηλότερο είναι το ui του ΠΥΡΗΝΑ, που θα προκαλέσει την αύξηση της σύνθετης αντίστασης χαμηλής συχνότητας (το DCR γίνεται μεγαλύτερο). Καθώς ο αριθμός των στροφών αυξάνεται, η κατανεμημένη χωρητικότητα αυξάνεται επίσης (όπως φαίνεται στο Σχήμα 4), επιτρέποντας σε όλα τα ρεύματα υψηλής συχνότητας να ρέουν μέσω αυτής της χωρητικότητας. Η υπερβολικά υψηλή διεπαφή χρήστη κάνει το CORE να κορεσθεί εύκολα και είναι επίσης εξαιρετικά δύσκολο και δαπανηρό να παραχθεί.
Βήμα 2 Προσδιορίστε το υλικό του πυρήνα και το ΜΕΓΕΘΟΣ
Από τις παραπάνω απαιτήσεις σχεδιασμού, μπορούμε να γνωρίζουμε ότι το πηνίο κοινής λειτουργίας πρέπει να είναι δύσκολο να κορεστεί, επομένως είναι απαραίτητο να επιλέξετε ένα υλικό με χαμηλό λόγο γωνίας BH. Επειδή απαιτείται υψηλότερη τιμή επαγωγής, η τιμή Ui του μαγνητικού πυρήνα πρέπει επίσης να είναι υψηλή και πρέπει επίσης να έχει χαμηλότερη απώλεια πυρήνα και υψηλότερη τιμή Bs, το υλικό φερρίτη Mn-Zn CORE είναι επί του παρόντος το πιο κατάλληλο υλικό CORE που πληροί τις παραπάνω απαιτήσεις.
Δεν υπάρχουν συγκεκριμένοι κανονισμοί για το ΜΕΓΕΘΟΣ COEE κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού. Κατ' αρχήν, χρειάζεται μόνο να πληροί την απαιτούμενη αυτεπαγωγή και να ελαχιστοποιεί το μέγεθος του σχεδιασμένου προϊόντος εντός του επιτρεπόμενου εύρους απώλειας χαμηλής συχνότητας.
Επομένως, η εξαγωγή υλικού CORE και SIZE θα πρέπει να εξεταστεί με βάση το κόστος, την επιτρεπόμενη απώλεια, τον χώρο εγκατάστασης κ.λπ. Η συνήθως χρησιμοποιούμενη τιμή CORE των επαγωγέων κοινής λειτουργίας είναι μεταξύ 2000 και 10000. Ο πυρήνας σκόνης σιδήρου έχει επίσης χαμηλή απώλεια σιδήρου, υψηλά Bs και χαμηλή Ο λόγος γωνίας BH, αλλά το UI του είναι χαμηλό, επομένως γενικά δεν χρησιμοποιείται σε επαγωγείς κοινού τρόπου λειτουργίας, αλλά αυτός ο τύπος πυρήνα είναι ένας από τους επαγωγείς κανονικής λειτουργίας. Προτιμώμενα υλικά.
Βήμα 3 Προσδιορίστε τον αριθμό των στροφών N και τη διάμετρο του σύρματος dw
Προσδιορίστε πρώτα τις προδιαγραφές του CORE. Για παράδειγμα, σε αυτό το παράδειγμα, T18*10*7, A10, AL = 8230±30%, τότε:
N = √L / AL = √(3,07*106 ) / (8230*70%) = 23 TS
Η διάμετρος του σύρματος βασίζεται στην πυκνότητα ρεύματος 3 ~ 5A/mm2. Εάν το επιτρέπει ο χώρος, η πυκνότητα ρεύματος μπορεί να επιλεγεί όσο το δυνατόν χαμηλότερη. Ας υποθέσουμε ότι το ρεύμα εισόδου I i = 1,2A σε αυτό το παράδειγμα, πάρτε J = 4 A/mm2
Τότε Aw = 1,2 / 4 = 0,3 mm2 Φ0,70 mm
Ο πραγματικός επαγωγέας κοινού τρόπου λειτουργίας πρέπει να ελεγχθεί μέσω πραγματικών δειγμάτων για να επιβεβαιωθεί η αξιοπιστία του σχεδιασμού, επειδή οι διαφορές στις διαδικασίες κατασκευής θα οδηγήσουν επίσης σε διαφορές στις παραμέτρους του επαγωγέα και θα επηρεάσουν το αποτέλεσμα φιλτραρίσματος. Για παράδειγμα, μια αύξηση της κατανεμημένης χωρητικότητας θα προκαλέσει θόρυβο υψηλής συχνότητας. Πιο εύκολο στη μετάδοση. Η ασυμμετρία των δύο περιελίξεων κάνει τη διαφορά στην επαγωγή μεταξύ των δύο ομάδων μεγαλύτερη, σχηματίζοντας μια συγκεκριμένη αντίσταση στο σήμα κανονικής λειτουργίας.
Συνοψίζω
1 >Η λειτουργία του επαγωγέα κοινής λειτουργίας είναι να φιλτράρει τον θόρυβο κοινής λειτουργίας στη γραμμή. Ο σχεδιασμός απαιτεί οι δύο περιελίξεις να έχουν μια εντελώς συμμετρική δομή και τις ίδιες ηλεκτρικές παραμέτρους.
2 >Η κατανεμημένη χωρητικότητα του επαγωγέα κοινής λειτουργίας έχει αρνητικό αντίκτυπο στην καταστολή του θορύβου υψηλής συχνότητας και θα πρέπει να ελαχιστοποιηθεί.
3 >Η τιμή επαγωγής του επαγωγέα κοινής λειτουργίας σχετίζεται με τη ζώνη συχνοτήτων θορύβου που πρέπει να φιλτράρεται και την αντίστοιχη χωρητικότητα. Η τιμή αυτεπαγωγής είναι συνήθως μεταξύ 2mH ~ 50 mH.
Πηγή άρθρου: Ανατύπωση από το Διαδίκτυο
Η Xuange ιδρύθηκε το 2009. Ημετασχηματιστές υψηλής και χαμηλής συχνότητας, επαγωγείς καιΤροφοδοτικά κίνησης LEDπου παράγονται χρησιμοποιούνται ευρέως σε καταναλωτικά τροφοδοτικά, βιομηχανικά τροφοδοτικά, νέα τροφοδοτικά ενέργειας, τροφοδοτικά LED και άλλες βιομηχανίες.
Η Xuange Electronics απολαμβάνει καλή φήμη στις εγχώριες και ξένες αγορές και δεχόμαστεΠαραγγελίες OEM και ODM.Είτε επιλέξετε ένα τυπικό προϊόν από τον κατάλογό μας είτε αναζητάτε βοήθεια για την προσαρμογή, μη διστάσετε να συζητήσετε τις ανάγκες αγοράς σας με τη Xuange.
https://www.xgelectronics.com/products/
William (Γενικός Διευθυντής Πωλήσεων)
186 8873 0868 (Whats app/We-Chat)
E-mail:sales@xuangedz.com
liwei202305@gmail.com
(Διευθυντής Πωλήσεων)
186 6585 0415 (Whats app/We-Chat)
E-Mail: sales01@xuangedz.com
(Διευθυντής μάρκετινγκ)
153 6133 2249 (Whats app/We-Chat)
E-Mail: sales02@xuangedz.com
Ώρα δημοσίευσης: 28 Μαΐου 2024