عند تصميم الدوائر، إذا لم تكن مثبطات الوضع المشترك الجاهزة تلبي المتطلبات، يصبح التخصيص ضروريًا. ويضمن ذلك أن خنق الوضع المشترك يمكن تلبية احتياجات الدائرة فيما يتعلق بكبت التداخل الكهرومغناطيسي (EMI)، والتخطيط الهيكلي، والمواصفات الأخرى. يتطلب تخصيص مثبط الوضع المشترك اختيار مواد هيكل المنتج المناسبة بناءً على سيناريو التطبيق الفعلي ومتطلبات المعايير الأداء. بالنسبة لمهندس التصميم، فإن تحديد هذه الاحتياجات بشكل واضح هو الخطوة الأولى الأساسية.
1.تعريف مثبط الوضع المشترك
أولًا، دعونا نوضح ما هو مثبط الوضع المشترك.
تعريف: يشكل مثبط الوضع المشترك، المعروف أيضًا باسم ملف مثبط الوضع المشترك، من لفّتين لهما نفس عدد اللفات وم wound باتجاهين متعاكسين على قلب مغناطيسي مغلق واحد. ويُقدِّم هذا المثبط مقاومة عالية جدًا للضوضاء في وضع التشغيل المشترك، مما يمكنه من كبح التداخل في الوضع المشترك. على العكس، يكون معامل الممانعة منخفضًا جدًا بالنسبة لإشارات الوضع التفاضلي، وبالتالي لا يحدث تأثير يُذكر على الإشارة المرغوبة.
المبدأ: وفقًا لقاعدة اليد اليمنى، عندما يمر تيار ذو طور مشترك عبر الملفات، فإن المجالين المغناطيسيين الناتجين من الملفين يتقويان أحدهما بالآخر (الشكل 1). وهذا يجعل المكون بأكمله يُظهر مقاومة عالية، مما يخفف من إشارة التداخل. وعندما يمر تيار ذو وضع تفاضلي، يكون المجالان المغناطيسيان الناتجان متساويين وفي اتجاهين متعاكسين، فيلغي كل منهما الآخر (الشكل 2). وهذا يسمح بإشارة التيار المرغوبة بالمرور دون تأثر. ولذلك تُستخدم عناصر كبح الطور المشترك في الدوائر لكبح التداخل ذي الطور المشترك.
الشكل 1: عندما يتدفق تيار الوضع المشترك، فإن المجالات المغناطيسية تُعزز بعضها البعض
الشكل 2: عندما يتدفق تيار الوضع التفاضلي، فإن المجالات المغناطيسية تلغي بعضها البعض
2.الفئات الرئيسية لمثبطات الوضع المشترك
يمكن تقسيم مثبطات الوضع المشترك إلى فئتين رئيسيتين بناءً على استخدامها: مثبطات الوضع المشترك لخطوط الإشارة و مثبطات الوضع المشترك لخطوط الطاقة .
أدناه تصنيف المنتجات القياسي والنماذج المقابلة للمنتجات الخاصة بمثبطات الوضع المشترك على الموقع الرسمي. كوداكا يمكن الوصول إلى الصفحة من هنا:
https://www.codaca.com/Productsctr_Common-Mode-Choke.html
الشكل 3: مثبط الوضع المشترك لخط الإشارة
الشكل 4: محث الوضع المشترك في خط الكهرباء
تفسير المعلمة:
أخذ محث التيار المشترك Codaca CPSQ1515L-203 على سبيل المثال:
الجدول 1: المعاملات الخواص لمحث التيار المشترك CPSQ1515L-203
① الحث: تحت نفس الظروف من التردد والسعة التسريبية، كلما زادت قيمة الحث ازدادت المعاوقة.
② المعاوقة: توفر المعاوقة الأعلى أداءً أفضل في التصفية. وتختلف قيمة المعاوقة عند ترددات مختلفة.
الشكل 5: منحنى خاصية المعاوقة مقابل التردد لمحث التيار المشترك CPSQ1515L-203
③ مقاومة التيار المستمر (DCR): المقاومة التي يظهرها المحث عبر طرفيه في ظروف التيار المستمر؛ وعمومًا يُفضل أن تكون هذه المقاومة منخفضة.
④ التيار المقنن: أقصى تيار يمكن للمحث نقله باستمرار دون ارتفاع درجة الحرارة.
⑤ الجهد المقنن: الجهد الذي صُمم الدائرة للعمل بشكل طبيعي عنده.
⑥ جهد العزل (Hi-pot): الجهد الذي يمكن لملف اللف تحمله بين الدورات أو بين ملفات اللف المختلفة لفترة محددة دون حدوث اختراق.
⑦ نطاق درجة حرارة التشغيل: النطاق الحراري الذي يمكن للمكون العمل فيه بشكل موثوق.
3. الست خطوات لتخصيص ملف التيار المتسق
عندما لا تتمكن المنتجات القياسية من تلبية احتياجات العميل، يُطلب تخصيص ملف التيار المتسق. وبعد أن وضحنا التعريف والمبادئ والمعطيات الخاصة بملفات التيار المتسق، سنناقش الآن كيفية تخصيص ملف مناسب للعميل.
الخطوة 1: توضيح متطلبات العميل
تحليل سيناريو الاستخدام: إجراء تحليل شامل لحالة استخدام ملف التيار المتسق. ويشمل ذلك التطبيق المحدد (والذي يحدد درجة المنتج المطلوبة — صناعية أو للسيارات)، وجهد التشغيل والتيار وتردد التشغيل. ستؤثر هذه العوامل مباشرةً على تصميم واختيار ملف التيار المتسق.
الخطوة 2: تحديد المعطيات الأساسية
الإندكタンس: الحث هو أحد أهم المعايير الأداء لملف التضاد المشترك ويؤثر بشكل مباشر على تطبيقه. يجب تحديد الحث المطلوب بناءً على الحالة الاستخدامية المحددة.
المعادلة لحساب الحد الأدنى من الحث المطلوب لملف التضاد المشترك في دائرة تصفية (مع تجاهل السعة الطفيلية) هي:
حيث 
هو قيمة الممانعة المطلوبة عند التردد 
.
العوائق: قدرة ملف التضاد المشترك على كبح الضوضاء المشتركة ترتبط ارتباطًا وثيقًا بممانعته. يجب تحديد القيمة المناسبة للممانعة بناءً على تأثير التصفية المطلوب.
الخطوة 3: اختيار المواد والبنية المنتج المناسبة
المادة الأساسية: يُستخدم القلب لتعزيز النفاذية المغناطيسية للملف، مما يزيد من شدة الاستقراء المغناطيسي داخل اللفة وبالتالي يرفع قيمة الحث. وعادةً ما تُختار مواد ذات نفاذية مغناطيسية عالية، مثل الفيريت عالي النفاذية أو المواد غير المتبلورة أو النانوبلورية. إن اختيار مادة القلب يؤثر بشكل مباشر على أداء المحث، ويمكن أن تساعد المادة المناسبة أيضًا في تقليل الحجم الفعلي للمنتج.
مادة الملف: يتم لف الملف عادةً بسلك نحاسي. ويتم تصميم عدد اللفات وقطر السلك بناءً على قيمة الحث المطلوبة والقيمة الفعالة للتيار.
معادلة حساب الحث هي:
μ 0= نفاذية الفراغ
μ ز = النفاذية النسبية للقلب
أ ز = المساحة العرضية الفعالة للقلب
l ز = الطول المغناطيسي الفعال للمسار في القلب
ن = عدد لفات الملف
كما توضح المعادلة، ولتحقيق تصغير حجم المنتج، يمكن التفكير في استخدام قلب ذو نفاذية مغناطيسية أعلى لتقليل حجم القلب.
تصميم الهيكل: استنادًا إلى التخطيط المكاني للوحة الدوائر الخاصة بالعميل، قم بتصميم هيكل منتج رأسي أو أفقي بشكل منطقي واختر نوع تغليف الثقب العابر أو التركيب السطحي لضمان تركيب الملف بشكل صحيح.
الخطوة 4: الرجوع إلى معايير السلامة
قم بالرجوع إلى معايير السلامة مثل IEC 60664-1 أو المعايير الداخلية الخاصة بالعميل.
الخطوة 5: أخذ العوامل البيئية في الاعتبار
تؤثر البيئة التشغيلية أيضًا على الأداء الكهربائي للمحث. عند تخصيص ملف التداخل المشترك، يجب مراعاة عوامل بيئية مثل درجة الحرارة والرطوبة وطريقة التبريد لضمان تشغيله بشكل مستقر في تطبيقه الفعلي.
الخطوة 6: اختبار الأداء والتحسين
بعد التخصيص، يجب إجراء اختبارات للأداء على ملف التداخل المشترك، بما في ذلك اختبارات الحث والمقاومة وغيرها من المعلمات. إذا لم تكن نتائج الاختبار مطابقة للمتطلبات، يجب تحسين التصميم حتى يستوفي احتياجات التطبيق.
4.الاستنتاج
باختصار، يتطلب تخصيص مقاومة تشويش مناسبة نمطًا شائعًا النظر في عوامل متعددة بشكل شامل، بما في ذلك احتياجات العميل المتعلقة بالتطبيق، والمواد والبنية، ومواصفات الأداء، ومتطلبات السلامة، والعوامل البيئية، واختبار الأداء وتحسينه. ولا يمكن ضمان أن مقاومة التشويش المخصصة ستكافئ متطلبات التطبيق الفعلي إلا من خلال التحليل العلمي والتصميم المنطقي.
تمتلك فريق البحث والتطوير في شركة كوداكا للإلكترونيات خبرة واسعة في تطوير مقاومات التشويش النمطية الشائعة حسب الطلب. ويمكننا توفير حلول منتجات مطابقة بسرعة لمختلف سيناريوهات استخدام العملاء. ونرحب باتصالكم بنا للاستشارة والحصول على مزيد من المعلومات.
EN