Při návrhu obvodů, pokud standardní dodávané společné tlumivé členy nesplňují požadavky, je nutné provést přizpůsobení výrobku. To zajišťuje, že běžný režim dusení může splnit potřeby obvodu ohledně potlačení elektromagnetických rušení (EMI), strukturálního uspořádání a dalších specifikací. Při přizpůsobování společného tlumivého členu je nutné vybrat vhodné materiály a konstrukci výrobku na základě skutečného aplikačního scénáře a požadovaných výkonnostních parametrů. Pro návrháře je jasné definování těchto požadavků kritickým prvním krokem.
1.Definice společného tlumivého členu
Nejprve si ujasněme, co to společný tlumivý člen je.
Definice: Společný tlumivkový člen, známý také jako cívka společného režimu, se skládá ze dvou cívek se stejným počtem závitů navinutých opačnými směry na jednom uzavřeném magnetickém jádru. Představuje velmi vysokou impedanci pro rušení ve společném režimu, čímž potlačuje interferenci ve společném režimu. Naopak má velmi nízkou impedanci pro signály v diferenčním režimu, takže téměř neovlivňuje požadovaný signál.
Princip: Podle pravidla pravé ruky, když společným režimem protéká proud vinutím, magnetická pole vygenerovaná oběma cívkami se zesilují (obrázek 1). To způsobuje, že celá součástka vykazuje vysokou impedanci, která potlačuje rušivý signál. Když protéká proud v diferenčním režimu, jsou dvě generovaná magnetická pole stejně velká a opačná, takže se navzájem ruší (obrázek 2). To umožňuje požadovanému signálu procházet beze změny. Z tohoto důvodu se společné tlumivky používají v obvodech k potlačení interference ve společném režimu.
Obrázek 1: Při průtoku common mode proudu se magnetická pole navzájem zesilují
Obrázek 2: Při průtoku diferenciálního módu proudu se magnetická pole vzájemně ruší
2.Hlavní kategorie common mode tlumivek
Common mode tlumivky lze rozdělit do dvou hlavních kategorií podle jejich aplikace: common mode tlumivky pro signální linky a common mode tlumivky pro napájecí linky .
Níže je uvedena standardní klasifikace produktů a odpovídající modely produktů common mode tlumivek na oficiální webové stránce. Codaca stránku lze otevřít zde:
https://www.codaca.com/Productsctr_Common-Mode-Choke.html
Obrázek 3: Common mode tlumivka pro signální linku
Obrázek 4: Common mode tlumivka pro napájecí linku
Interpretace parametrů:
Jako příklad vezměme společný reaktor Codaca CPSQ1515L-203 jako příklad:
Tabulka 1: Charakteristické parametry společného tlumivku CPSQ1515L-203
① Indukčnost: Při stejné frekvenci a parazitní kapacitě vyšší indukčnost vede k vyšší impedanci.
② Impedance: Vyšší impedance zajišťuje lepší filtrační výkon. Hodnota impedance se mění v závislosti na frekvenci.
Obrázek 5: Závislost impedance na frekvenci pro společné tlumivko CPSQ1515L-203
③ DC odpor (DCR): Odpor na svorkách cívky za stejnosměrných podmínek; obecně je preferován nižší DCR.
④ Jmenovitý proud: Maximální proud, který může být cívkou protékán nepřetržitě bez přehřátí.
⑤ Jmenovité napětí: Napětí, pro které je obvod navržen tak, aby normálně fungoval.
⑥ Hi-pot (vydržené napětí): Napětí, které vinutí vydrží mezi závity nebo mezi jednotlivými vinutími po stanovenou dobu bez průrazu.
⑦ Rozsah provozní teploty: Teplotní rozsah, ve kterém může součástka spolehlivě pracovat.
3. 6 kroků přizpůsobení tlumivky pro běžný režim
Když standardní výrobky nemohou splnit požadavky zákazníka, je nutné tlumivku pro běžný režim přizpůsobit. Poté, co jsme objasnili definici, princip a parametry tlumivek pro běžný režim, nyní rozebereme, jak pro zákazníka přizpůsobit vhodný typ.
Krok 1: Objasnění požadavků zákazníka
Analýza scénáře použití: Proveďte komplexní analýzu případu použití tlumivky pro běžný režim. Tato analýza zahrnuje konkrétní aplikaci (což určuje požadovanou třídu výrobku – automobilovou nebo průmyslovou), provozní napětí, proud a frekvenci. Tyto faktory přímo ovlivní návrh a výběr vhodné tlumivky pro běžný režim.
Krok 2: Určení charakteristických parametrů
Indukčnost: Indukčnost je jedním z nejdůležitějších provozních parametrů společného reaktoru a přímo ovlivňuje jeho použití. Požadovaná indukčnost musí být určena na základě konkrétního případu použití.
Vzorec pro výpočet minimálně požadované indukčnosti společného reaktoru ve filtru (s ignorováním parazitní kapacity) je:
Kde 
je požadovaná hodnota impedance při frekvenci 
.
Impedance: Schopnost společného reaktoru potlačovat společný šum je úzce spojena s jeho impedancí. Příslušná hodnota impedance musí být určena na základě požadovaného filtračního účinku.
Krok 3: Vyberte vhodné materiály a konstrukci výrobku
Materiál jádra: Jádro se používá ke zvýšení magnetické propustnosti cívky, čímž se zvyšuje intenzita magnetické indukce uvnitř vinutí a tím i hodnota indukčnosti. Obvykle se volí materiály s vysokou magnetickou propustností, jako jsou vysokopermeabilní ferity, amorfní nebo nanokrystalické materiály. Volba materiálu jádra přímo ovlivňuje výkon cívky a vhodný materiál může také pomoci snížit fyzickou velikost výrobku.
Materiál cívky: Cívka je obvykle navinuta z měděného drátu. Počet závitů a průměr drátu jsou navrženy na základě požadované indukčnosti a efektivní hodnoty proudu.
Vzorec pro výpočet indukčnosti je:
μ 0permeabilita vakua
μ e relativní permeabilita jádra
A e efektivní průřezová plocha jádra
l e efektivní délka magnetické dráhy jádra
N počet závitů cívky
Jak vyplývá ze vzorce, pro dosažení miniaturizace výrobku lze zvážit použití jádra s vyšší magnetickou propustností, čímž se sníží objem jádra.
Konstrukční návrh: Na základě prostorového uspořádání plošného spoje zákazníka navrhněte rozumně vertikální nebo horizontální konstrukci výrobku a vyberte si mezi provedením s průchodnými dírami nebo povrchovou montáží, aby bylo zajištěno správné nainstalování tlumivky.
Krok 4: Odkaz na bezpečnostní normy
Odkazujte na bezpečnostní normy, jako je IEC 60664-1, nebo na interní normy zákazníka.
Krok 5: Zohlednění provozních podmínek
Provozní prostředí ovlivňuje také elektrické vlastnosti cívky. Při výrobě na míru common mode tlumivky zvažte faktory jako teplota, vlhkost a způsob chlazení, aby byla zajištěna stabilní funkce ve skutečném provozu.
Krok 6: Testování výkonu a optimalizace
Po přizpůsobení musí být common mode tlumivka podrobena testování výkonu, včetně měření indukčnosti, impedance a dalších parametrů. Pokud výsledky testů nesplňují požadavky, je nutné návrh optimalizovat, dokud nebudou splněny požadavky aplikace.
4.Závěr
Shrnutě lze říci, že přizpůsobení vhodného společného tlumivku vyžaduje komplexní zohlednění mnoha faktorů, včetně požadavků zákazníka na aplikaci, materiálů a konstrukce, výkonových parametrů, bezpečnostních požadavků, environmentálních faktorů a testování výkonu a optimalizace. Pouze prostřednictvím vědecké analýzy a racionálního návrhu lze zajistit, že přizpůsobený společný tlumivka bude splňovat požadavky reálného nasazení.
Vývojový tým společnosti Codaca Electronics má bohaté zkušenosti s individuálním vývojem společných tlumivek. Jsme schopni rychle poskytnout vhodná řešení produktů pro různé scénáře použití zákazníků. Vítejte při kontaktování nás za účelem konzultace a získání dalších informací.
EN