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Al diseñar circuitos, si las bobinas de modo común estándar no cumplen con los requisitos, se hace necesaria la personalización del producto. Esto garantiza que estrangulamiento de modo común pueda satisfacer las necesidades del circuito en cuanto a supresión de interferencias electromagnéticas (EMI), disposición estructural y otras especificaciones. La personalización de una bobina de modo común requiere seleccionar materiales adecuados y una estructura del producto basada en el escenario de aplicación real y los parámetros de rendimiento requeridos. Para un ingeniero de diseño, definir claramente estas necesidades es un paso crítico inicial.
1.Definición de una bobina de modo común
Primero, aclaremos qué es una bobina de modo común.
Definición: Un inductor de modo común, también conocido como bobina de inductancia de modo común, consiste en dos bobinas con el mismo número de vueltas enrolladas en direcciones opuestas sobre un núcleo magnético cerrado único. Presenta una impedancia muy alta al ruido de modo común, lo que le permite suprimir la interferencia de modo común. Por el contrario, tiene una impedancia muy baja para las señales de modo diferencial, provocando casi ninguna supresión de la señal deseada.
Principio: Según la regla de la mano derecha, cuando una corriente de modo común fluye a través de los devanados, los campos magnéticos generados por las dos bobinas se refuerzan mutuamente (Figura 1). Esto hace que todo el componente presente una alta impedancia, lo cual atenúa la señal de interferencia. Cuando fluye una corriente de modo diferencial, los dos campos magnéticos generados son iguales y opuestos, anulándose entre sí (Figura 2). Esto permite que la señal de corriente deseada pase sin afectación. Por esta razón, los inductores de modo común se utilizan en circuitos para suprimir la interferencia de modo común.
Figura 1: Cuando fluye la corriente en modo común, los campos magnéticos se refuerzan mutuamente
Figura 2: Cuando fluye la corriente en modo diferencial, los campos magnéticos se cancelan entre sí
2.Categorías principales de inductores de modo común
Los inductores de modo común se pueden dividir en dos categorías principales según su aplicación: inductores de modo común para líneas de señal y inductores de modo común para líneas de alimentación .
A continuación se muestra la clasificación estándar de productos y los modelos de productos correspondientes para inductores de modo común en el Codaca sitio web oficial. La página se puede acceder aquí:
https://www.codaca.com/Productsctr_Common-Mode-Choke.html
Figura 3: Inductor de modo común para línea de señal
Figura 4: Inductor de modo común para línea de alimentación
Interpretación de parámetros:
Tomando el inductor de modo común Codaca CPSQ1515L-203 por ejemplo:
Tabla 1: Parámetros característicos del filtro de modo común CPSQ1515L-203
① Inductancia: Bajo las mismas condiciones de frecuencia y capacitancia parásita, una inductancia mayor resulta en una impedancia más alta.
② Impedancia: Una impedancia más alta proporciona un mejor rendimiento de filtrado. El valor de la impedancia varía a diferentes frecuencias.
Figura 5: Curva característica de impedancia frente a frecuencia para el filtro de modo común CPSQ1515L-203
③ Resistencia en corriente continua (DCR): La resistencia que presenta el inductor bajo condiciones de corriente continua; generalmente, se prefiere una DCR más baja.
④ Corriente nominal: La corriente máxima que el inductor puede soportar continuamente sin sobrecalentarse.
⑤ Tensión nominal: La tensión para la cual está diseñado el circuito para funcionar normalmente.
⑥ Tensión de prueba (Hi-pot): La tensión que el devanado puede soportar entre espiras o entre devanados durante un período determinado sin ruptura.
⑦ Rango de Temperatura de Operación: El rango de temperatura dentro del cual el componente puede operar de manera confiable.
3. Los 6 Pasos de la Personalización del Filtro de Modo Común
Cuando los productos estándar no pueden satisfacer las necesidades de un cliente, se requiere la personalización del filtro de modo común. Después de aclarar la definición, el principio y los parámetros de los filtros de modo común, ahora discutiremos cómo personalizar uno adecuado para un cliente.
Paso 1: Aclarar los Requisitos del Cliente
Análisis del Escenario de Aplicación: Realice un análisis completo del caso de uso del filtro de modo común. Esto incluye la aplicación específica (lo que determina el grado de producto requerido: automotriz o industrial), voltaje de operación, corriente y frecuencia de operación. Estos factores influirán directamente en el diseño y selección del filtro de modo común.
Paso 2: Determinar los Parámetros Característicos
Inductancia: La inductancia es uno de los parámetros de rendimiento más importantes de un choque de modo común y afecta directamente su aplicación. La inductancia requerida debe determinarse según el caso de uso específico.
La fórmula para calcular la inductancia mínima requerida para un choque de modo común en un circuito de filtro (ignorando la capacitancia parásita) es:
Dónde 
es el valor de impedancia requerido a la frecuencia 
.
Impedancia: La capacidad de un choque de modo común para suprimir el ruido de modo común está estrechamente relacionada con su impedancia. El valor de impedancia adecuado debe determinarse según el efecto de filtrado deseado.
Paso 3: Seleccione materiales y estructura del producto adecuados
Material Principal: El núcleo se utiliza para mejorar la permeabilidad magnética de la bobina, lo que aumenta la intensidad de inducción magnética dentro del devanado y, por tanto, eleva el valor de inductancia. Habitualmente se seleccionan materiales con alta permeabilidad magnética, como ferritas de alta permeabilidad, materiales amorfos o nanocristalinos. La elección del material del núcleo afecta directamente al rendimiento del inductor, y un material adecuado también puede ayudar a reducir el tamaño físico del producto.
Material de la bobina: La bobina generalmente está enrollada con alambre de cobre. El número de vueltas y el diámetro del alambre se diseñan según la inductancia requerida y el valor de corriente efectiva.
La fórmula para calcular la inductancia es:
μ 0= Permeabilidad del vacío
μ e = Permeabilidad relativa del núcleo
A e = Área efectiva de sección transversal del núcleo
l e = Longitud efectiva del camino magnético del núcleo
N = Número de vueltas de la bobina
Según se muestra en la fórmula, para lograr la miniaturización del producto, se puede considerar el uso de un núcleo con mayor permeabilidad magnética para reducir el volumen del núcleo.
Diseño estructural: Basado en la disposición espacial de la placa de circuito del cliente, diseñe racionalmente una estructura de producto vertical u horizontal y elija un tipo de encapsulado de orificio pasante o montaje superficial para garantizar que la bobina de choque pueda instalarse correctamente.
Paso 4: Consultar Normas de Seguridad
Consulte normas de seguridad como IEC 60664-1 o las normas internas del cliente.
Paso 5: Considerar Factores Ambientales
El entorno de operación también afecta el rendimiento eléctrico del inductor. Al personalizar una bobina de choque común, considere factores ambientales como temperatura, humedad y método de enfriamiento para garantizar que funcione establemente en su aplicación real.
Paso 6: Pruebas de Rendimiento y Optimización
Después de la personalización, la bobina de choque común debe someterse a pruebas de rendimiento, incluyendo pruebas de inductancia, impedancia y otros parámetros. Si los resultados no cumplen con los requisitos, se deberá optimizar el diseño hasta que satisfaga las necesidades de la aplicación.
4.Conclusión
En resumen, personalizar una bobina de modo común adecuada requiere una consideración integral de múltiples factores, incluyendo las necesidades del cliente en cuanto a aplicación, materiales y estructura, parámetros de rendimiento, requisitos de seguridad, factores ambientales, así como pruebas de desempeño y optimización. Solo mediante un análisis científico y un diseño racional se puede garantizar que la bobina de modo común personalizada cumpla con los requisitos de la aplicación real.
El equipo de I+D de Codaca Electronics tiene amplia experiencia en el desarrollo personalizado de bobinas de modo común. Podemos ofrecer rápidamente soluciones de productos adaptadas a diferentes escenarios de aplicación de nuestros clientes. Les invitamos a contactarnos para consultas y obtener más información.