Classification des applications et sélection des inductances de mode commun

L'une des formes les plus courantes de composants magnétiques est l'inductance, qui possède une certaine valeur d'inductance et dont l'impédance augmente donc avec la fréquence. Celle-ci peut à elle seule être considérée comme un filtre passe-haut du premier ordre ; lorsque l'objet à filtrer que nous évoquons passe d'un seul chemin de courant (boucle ou circuit) à deux ou plusieurs chemins, il devient nécessaire de placer au moins une inductance sur chaque parcours afin d'obtenir le même effet de filtrage haute fréquence — ceci peut être réalisé facilement et ingénieusement dans la conception pratique des composants magnétiques, donnant ce que l'on appelle ici un bobinage à courants communs. Pourquoi cela ? Parce que lorsqu'il y a plusieurs chemins (comme le cas le plus courant avec deux chemins), le flux magnétique généré par un courant circulant dans le même sens peut être « partagé » par un autre chemin de courant, ce qui revient à obtenir une impédance supplémentaire, également appelée couplage (magnétique). En enroulant ainsi deux bobines mutuellement couplées autour d'un noyau magnétique, on obtient un effet de filtrage supérieur à celui de deux inductances séparées.

Ce qui précède présente les caractéristiques fonctionnelles de base des inductances de mode commun, à savoir le filtrage. Tout d'abord, il est nécessaire de faire la distinction entre les transformateurs et les inductances de mode commun qui nécessitent également un fonctionnement couplé, car le filtrage permet de supprimer (ou d'absorber) le bruit sur la ligne. Du point de vue de la direction de l'excitation, il s'agit de mode commun, alors que les transformateurs transmettent une tension, soit un courant d'excitation représentant la puissance, ce qui correspond au mode différentiel. Ainsi, comme pour la connexion des condensateurs de sécurité, les inductances de mode commun doivent être connectées en Y (via le circuit de terre ou le circuit de référence), tandis que les transformateurs doivent être connectés en X (entre les circuits d'entrée et de sortie). Deuxièmement, l'évaluation et la mesure elles-mêmes de l'effet de filtrage en mode commun nécessitent l'utilisation de circuits auxiliaires supplémentaires. Cependant, lors des tests réels de CEM (Compatibilité Électromagnétique), on teste souvent uniquement le signal du récepteur (LISN - Réseau de Stabilisation d'Impédance Linéaire) provoqué par la combinaison des modes commun et différentiel afin de déterminer si celui-ci respecte les normes réglementaires correspondantes (telles que la certification CE). Par conséquent, le rôle de l'inductance de mode commun est souvent difficile à trouver dans les manuels techniques, ce qui explique pourquoi les ingénieurs s'appuient souvent sur leur expérience pour effectuer des prédictions par simulation lors du choix des modèles. Enfin, les lecteurs attentifs remarqueront que les inductances de mode commun sont appelées ainsi, mais qu'elles ne se distinguent pas des inductances de puissance. Elles ne tiennent pas compte du courant de saturation ni du stockage d'énergie, et leurs noms anglais se terminent par « choke ». Ainsi, leur signification fondamentale reste celle de « choke ». Comme nous le verrons plus tard, c'est précisément grâce à cet effet de blocage qu'elles permettent d'assurer le filtrage, donc il serait plus approprié de les appeler « bobines de filtrage en mode commun » pour refléter davantage leur principe.

Dans la section suivante, nous allons étudier les principes structuraux de base, les classifications d'application et le choix lié des inductances de mode commun, espérant ainsi vous être utile en tant qu'ingénieur. Par ailleurs, si vous avez des questions ou souhaitez discuter de l'introduction ci-dessus, veuillez nous contacter. Notre équipe d'ingénieurs vous apportera autant d'aide que possible du point de vue des composants et des applications.

一、Accouplement par champ magnétique

Comme illustré sur la Fig.1, la bobine sous tension A distribuera un champ magnétique dans l'espace proche de son circuit électrique (ici, la bobine), représenté par le flux magnétique Фa (ou→Ba ) (classification d'application et choix de la densité de flux magnétique de l'inductance de mode commun). L'intensité du champ magnétique dépend de l'amplitude du courant, du nombre de spires de la bobine, de la surface efficace de sa section transversale, ainsi que de la présence ou non d'un noyau magnétique. Le flux magnétique au centre de la bobine peut être approximativement exprimé comme suit :

Parmi eux, si un noyau magnétique se trouve au centre de la bobine, sa perméabilité magnétique plus elle est grande, plus la longueur équivalente du circuit magnétique correspondant plus elle est courte, plus le flux magnétique sera nécessairement important. C'est une structure d'inductance standard et sa distribution spatiale correspondante du flux magnétique. Il convient de noter que sa distribution de flux magnétique ne dépend pas des variations du courant et constitue une relation identique. Son essence découle de la loi de Gauss sur le champ magnétique dans les équations électromagnétiques de Maxwell.

Fig.1 La distribution spatiale du champ magnétique des bobines sous tension A et B

Lorsqu'une autre bobine B dans l'espace s'approche de la bobine A sous tension dans une certaine relation positionnelle (comme indiqué sur la figure 1), le flux magnétique partiellement distribué par la bobine A traversera inévitablement la bobine B, créant ainsi une relation partagée. Selon la loi d'Ampère, lorsque le flux magnétique à l'intérieur de la boucle entourée par la bobine B varie, une force électromotrice induite, ou tension induite, sera générée dans la boucle de la bobine B. On peut prévoir que si la bobine B est une bobine conductrice ouverte, aucun courant de boucle ne pourra se former, mais seule une tension induite apparaîtra aux bornes de la bobine B. Étant donné qu'il n'y a pas de courant dans sa boucle, aucun champ magnétique spatial correspondant ne sera naturellement généré ; cependant, si la bobine B constitue une boucle fermée, un courant de boucle, c'est-à-dire un courant induit, sera certainement généré. En même temps, puisqu'il y a un courant induit, il créera une distribution de champ magnétique spatial en sens inverse. Selon la relation spatiale entre la bobine B et la bobine A, la bobine A partagera inévitablement le flux magnétique distribué par la bobine B. Alors, quel sera le résultat final d'une telle induction mutuelle ? Évidemment, si la bobine A ne possède qu'un courant constant, la bobine B ne ressentira aucun changement du flux magnétique qu'elle partage à une position fixe. Par conséquent, seule une variation du courant (tel que le courant alternatif) générée dans la bobine A permettra l'induction mutuelle. Dans une situation un-à-un (en considérant uniquement le cas où une bobine est associée à une autre bobine), le courant induit a toujours un effet qui s'oppose à la variation du flux magnétique. Ainsi, l'influence correspondante de la bobine B sur la bobine A annulera précisément la variation du flux magnétique partagé par la bobine A à la bobine B. Le flux magnétique partagé par les deux bobines se compensera mutuellement en termes de variation.

Le couplage par champ magnétique en position fixe (différent des moteurs ou alternateurs électriques) décrit l'interaction entre différentes bobines due au flux magnétique partagé sous des conditions de courant alternatif. En tant que transformateur pour la conversion d'énergie ou l'isolation des signaux, ou encore en tant qu'inductance commune pour la compensation du courant, il s'agit d'un cas de couplage magnétique. Lors de la conception ou de la fabrication d'une inductance commune, une question se pose toujours inévitablement : quelles caractéristiques les deux bobines doivent-elles respecter pour répondre aux exigences ? Autrement dit, outre le courant et l'inductance unilatérale, quelles sont les autres spécifications nécessaires pour prendre en compte la relation entre les deux côtés ? Une exigence courante concerne les paramètres : l'erreur de détection des deux côtés doit être suffisamment faible, ou parfois le coefficient de couplage doit atteindre un niveau élevé (par exemple 98 %). En effet, lorsqu'il s'agit d'une inductance commune destinée à la compensation du courant, si l'inductance fuites est trop élevée, elle aura un effet important sur le signal en mode différentiel, provoquant soit une impédance en mode différentiel inutile (entraînant une atténuation du signal ou une réduction de la bande passante en mode différentiel), soit une saturation du noyau magnétique affectant la suppression du bruit en mode commun. Il est donc nécessaire de contrôler le coefficient de couplage du couplage magnétique.

Lorsqu'un couplage par champ magnétique se produit entre deux bobines à travers un milieu de couplage (noyau magnétique) dont la perméabilité magnétique est uniforme, le flux magnétique spécifique partagé par la bobine A vers la bobine B est en revanche, il est égal à ensuite, puisque le flux magnétique partagé (couplage magnétique) correspond à l'inductance mutuelle, il peut être défini respectivement comme la classification d'utilisation et la sélection de l'inductance en mode commun et la classification d'utilisation et la sélection de l'inductance en mode commun et  : 

Le flux magnétique total partagé au niveau des extrémités de la bobine induite est également connu sous le nom de flux propre (linkage, ), qui peut être représenté par la relation entre la densité de flux magnétique et le vecteur magnétique position :

La position du vecteur magnétique réparti par la bobine A en chaque point de la bobine B est (dans le cas moyen d'une utilisation classée et sélectionnée avec une distance centre à centre d'une inductance en mode commun) :

Le flux propre entre la bobine A et la bobine B est obtenu comme suit :

Par conséquent, l'inductance mutuelle agissant sur la bobine A par la bobine B sont les suivantes :

Le même principe peut être appliqué pour obtenir l'expression de la :

Comme mentionné précédemment, le couplage du champ magnétique se produit entre deux bobines à travers un milieu de couplage (noyau magnétique) ayant une perméabilité magnétique uniforme. Par conséquent , évidemment :

L'explication ci-dessus indique que deux bobines enroulées autour du même noyau magnétique possèdent la même inductance mutuelle, représentée par M. La preuve détaillée ci-dessus peut se référer à la formule de Neumann. Maintenant, supposons que le flux magnétique total de la bobine A la partie partagée la proportion de , c'est-à-dire . De même, le coefficient de partage de la bobine B est le , il y aura :

Par conséquent, la relation entre l'inductance mutuelle de deux bobines et leur inductance indépendante peut être obtenue à partir de la relation d'équation ci-dessus :

Ci-dessus est expliquée l'origine du coefficient de couplage magnétique k : l'inductance commune réelle peut être déterminée en mesurant séparément les valeurs d'inductance des deux enroulements de bobine (l'autre bobine restant en état ouvert), ainsi que l'inductance de fuite (l'autre bobine restant en état fermé, ) et les valeurs correspondantes de l'inductance mutuelle et du coefficient de couplage k. Plus précisément, pour un inducteur commun très symétrique bobiné sur un noyau magnétique annulaire à haute perméabilité (comme un anneau en ferrite MnZn), les valeurs d'inductance des deux enroulements sont très proches, et l'ordre de grandeur de l'inductance de fuite sera proche de . On peut constater que plus le coefficient de couplage est élevé, plus l'inductance de fuite est faible.

2, Application des inducteurs de mode commun

Comme indiqué au début de cet article, un inductance commune n'est rien d'autre qu'une inductance qui est simultanément connectée à deux circuits électriques. Sa fonction est de supprimer ou d'atténuer le bruit en mode commun qui pourrait exister sur les deux circuits électriques. Toutefois, ces deux circuits électriques parallèles ne se limitent pas au cas où ils forment un circuit différentiel, comme les lignes L et N dans une paire de lignes d'alimentation, ou les lignes D+ et D- sur le port de la ligne de données. En raison de la génération de bruit en mode commun, une suppression du bruit en mode commun peut être nécessaire entre les lignes de transmission qui partagent la même masse.

Afin de déterminer l'application de l'inductance en mode commun, il est d'abord nécessaire de comprendre comment le bruit en mode commun se produit : comme indiqué sur la Fig.2 (conception de référence pour l'alimentation à découpage 60W d'Infineon : DEMO_5QSAG_60W1), la borne d'entrée est l'entrée secteur de 85~300VAC, et les câblages L, N du port d'alimentation forment une masse commune avec la masse de référence. En réalité, un fil de terre (Green Line) relie également cette masse de référence à la terre physique. Les lignes L et N constituent alors le circuit d'alimentation et sont connectées aux bornes primaires de ce transformateur Flyback. Le composant Q11, utilisé comme interrupteur principal d'alimentation, est un transistor MOSFET à jonction superbe de 800 V, le modèle IPA80R600P7, dont la limite maximale Rds (on) est de 600 mΩ. Afin de limiter la dissipation thermique, un milieu dissipatif (ailettes d'évacuation thermique en aluminium) est généralement fixé à son boîtier, ce qui augmente la capacité parasite des broches haute tension par rapport à la masse, formant un couplage capacitif, et couple la tension d'entrée haute tension et haute fréquence pour former un potentiel doté de propriétés de bruit. Les lignes L et N au niveau du port d'entrée reçoivent également ce potentiel via la masse de référence, formant ainsi une source de bruit en mode commun. Il convient de noter que le couplage capacitif, en tant que principale source de bruit en mode commun que les tests de conformité CEM doivent affronter, existe largement dans divers types d'alimentations dont la forme principale est AC-DC et possédant différentes structures topologiques. En même temps, il existe effectivement de nombreux petits circuits électriques sur les côtés primaire et secondaire des transformateurs, chacun de ces petits circuits augmentant également le courant de bruit du couplage inductif, ce qui engendre également des bruits en mode commun ou différentiel imprévisibles. Par conséquent, cela apporte beaucoup d'incertitude à la correction CEM, ce qui explique pourquoi il demeure impossible de compter sur des logiciels de simulation pour réaliser des simulations de compatibilité électromagnétique.

Fig.2 Exemple de composants de la stratégie EMI correspondante (Infineon DEMO_5QSAG_60W1)

Pour estimer l'ampleur du bruit en mode commun, il est généralement nécessaire de supposer une capacité parasite présente dans le circuit du bruit en mode commun, qui se situe typiquement dans la plage de dizaines de pF. Dans l'exemple illustré à la Fig.2, en supposant une capacité parasite de 20pF, lorsque la tension d'entrée est de 230Vac et que la fréquence de commutation du transistor principal est de 200KHz, la largeur totale d'impulsion lors de l'allumage et l'extinction est de 1 µs, tandis que les temps de montée et de descente sont respectivement de 0,2 µs. La tension maximale au niveau de la borne d'entrée est , le rapport cyclique de l'entrée CA via l'interrupteur est . La première fréquence de coupure dans la distribution de densité spectrale est :

La tension correspondant au premier pic (1re harmonique) dans la distribution de densité spectrale est :

Sur un circuit présentant un bruit en mode commun, sans brancher d'inductance de mode commun, le courant maximal en mode commun peut être estimé en ignorant l'impédance équivalente série (telle que la résistance des fils, l'inductance parasite, etc.), comme illustré sur la Fig.3. Lorsqu'elle est connectée à un réseau LISN (linear impedance stabilization network), l'amplitude du courant en mode commun est :

Par conséquent, l'amplitude de la tension de bruit en mode commun reçue par le récepteur de mesure (analyseur de spectre) sur le port LISN sera :

Bien que le résultat réel détecté sur le récepteur de mesure soit :

Cela signifie que les amplitudes du bruit en mode commun et du bruit en mode différentiel se superposent. Cependant, il est clair que tant que le bruit en mode commun est atténué, les résultats finaux des tests s'amélioreront. Par conséquent, par exemple, dans la norme CEM EN55022 destinée aux applications industrielles et de communication classiques, l'amplitude QP doit être inférieure à dans la plage de 150 kHz à 500 kHz. Par conséquent, le maximum l'atténuation du bruit en mode commun doit être réalisée ici. Prenons l'exemple d'une cible d'atténuation de -20 dB, grâce à un calcul simple, l'impédance principale dans le circuit en mode commun est l'impédance de la capacité parasite, d'environ 25 KΩ. Comme indiqué sur la Fig.4, l'impédance en mode commun requise est d'environ 250 KΩ, ce qui peut être converti en une inductance de mode commun de 125 mH.

Fig.3 Schéma du test de conduction lors des tests CEM (schéma électrique du bruit en mode commun et du signal en mode différentiel)

Fig.4 Relation entre le circuit de perte d'insertion du filtre (gauche) et l'amplitude d'atténuation correspondante ainsi que l'impédance du filtre (droite)

En plus des applications d'inductance en mode commun sur les lignes d'alimentation, l'inductance en mode commun est également couramment utilisée sur les lignes de signaux haute vitesse telles que USB 3.0, HDMI, LAN, etc., ou certaines lignes de signaux LVDS comme CAN BUS, SPI ou RS232, RS485, etc. L'utilisation d'inductances en mode commun sur les lignes de signaux a également pour fonction de supprimer le bruit en mode commun, comme le rapport de rejection en mode commun requis pour satisfaire à certaines spécifications de communication. Cependant, un point plus important provient de l'effet compensateur associé : comme mentionné au début, il s'agit de l'inductance en mode commun de type compensation de courant.

Comme indiqué sur la figure 5, les lignes de signalisation à grande vitesse utilisent généralement une transmission différentielle pour transmettre les signaux. Des résistances, des capacités parasites et des inductances distribuées se trouvent sur les lignes de signalisation. Les câbles à paires torsadées peuvent efficacement réduire les capacités parasites, mais ne permettent pas d'éliminer les inductances distribuées. Par conséquent, il existe une inductance d'entrée différentielle au niveau du récepteur, et le courant de couplage sur la ligne va générer un bruit sur le diagramme du signal. Ces bruits sont presque également répartis aux deux extrémités du récepteur en fonction de la symétrie de la ligne de transmission. Étant donné qu'une bobine de mode commun est désormais placée à l'emplacement d'entrée du récepteur, la quantité presque égale de bruit sera annulée grâce au couplage des enroulements de la bobine de mode commun, réduisant ainsi considérablement le bruit de couplage. Autrement dit, l'effet de compensation du courant diminue le bruit d'entrée au niveau du récepteur.

Fig.6 Le processus de transmission des signaux différentiels le long de la ligne de transmission, de l'extrémité d'émission à l'extrémité de réception (à gauche) et l'amélioration apportée par l'utilisation d'inductances en mode commun à l'extrémité de réception (à droite)

Sur le diagramme de l'œil du signal, comme indiqué sur la figure 6, en réduisant les pertes d'insertion causées par l'inductance parasite des lignes, le rapport signal-sur-bruit s'améliorera, ce qui est important pour des lignes de transmission plus longues ou des lignes de signaux haute vitesse. Généralement parlant, les lignes de transmission utilisées pour les ports de signal mentionnés ci-dessus sont habituellement des lignes de transmission d'impédance 90 à 120 Ω. Selon les exigences spécifiques liées à la bande passante du signal, des inductances communes (en mode commun) dont les valeurs varient entre 1 et 10 fois sont généralement sélectionnées afin d'assurer une suppression du mode commun allant de -6 dB à -20 dB. Cela ressemble à l'application d'alimentation mentionnée précédemment, cela dépendant de l'impédance du circuit de bruit en mode commun. Bien entendu, lorsque la fréquence augmente (en raison des exigences liées à la transmission de signaux haute vitesse), l'impédance commune (en mode commun) du système diminue, et fournir une inductance excessive rétrécirait la bande passante du filtrage. Par conséquent, il est nécessaire de vérifier si l'inductance choisie correspond aux exigences de transmission des signaux haute vitesse.

Fig.6 Schéma montrant la qualité du signal affectée par les pertes d'insertion sur les lignes de transmission différentielles

troisièmement, Les Nuisances du Bruit en Mode Commun

Alors, quel est le problème lié au bruit en mode commun ? Pourquoi est-il souvent nécessaire de se concentrer sur la suppression du bruit en mode commun dans le circuit lors des tests CEM ? Bien entendu, afin de respecter les normes de certification CEM des différents pays, il est nécessaire de limiter l’amplitude des signaux en mode commun et en mode différentiel, d’assurer la sécurité des produits et de réduire les nuisances potentielles que les équipements électriques côté consommation pourraient causer au réseau électrique ou aux appareils voisins. Ensuite, du point de vue de l'intégrité de la puissance et de l'intégrité des signaux, la plupart des équipements électriques et des contrôleurs d'appareils fonctionnent en basse tension, et une tension de bruit supplémentaire peut provoquer des signaux de commande anormaux ou des erreurs dans les données transmises, voire des pannes. Ces interférences anormales peuvent provenir à la fois de la carte de circuit et de ses interférences radiofréquence (RF), comme la coupure de communication avec un appareil mobile ou un sifflement parasite sur une diffusion audio. Enfin, un bruit excessif en mode commun risque d’être émis dans l’espace sous forme de rayonnement haute fréquence, notamment dans les circuits en mode commun plus étendus ou sur des conducteurs similaires à des antennes, entraînant des risques sanitaires à long terme imperceptibles pour l'homme.

Pour simplifier le problème, nous équivalons la ligne de transmission à un couple magnétique de Hertz et obtenons le modèle de rayonnement du mode commun tel que présenté dans la Fig.7. La distance entre le point de test et la position centrale de la ligne de transmission en mode commun est notée d, cette distance étant généralement bien plus grande que la taille du circuit, ce qui correspond donc à un point de mesure en champ lointain. Ainsi, pour le rayonnement en champ lointain de l'antenne, son intensité du champ est :

Parmi elles, est la constante de phase correspondant à la longueur d'onde du rayonnement, est l'espacement entre les positions de test, est l'angle plan dévié de θ degrés par rapport au diagramme de rayonnement de l'antenne, et pour les couples magnétiques de Hertz , et , dépendent du type d'antenne. Étant donné que le rayonnement reçu en champ lointain résulte de l'action simultanée des deux lignes en mode commun sous un angle de , donc :

Concernant le bruit en mode commun, comme illustré sur la Fig.7 : et le rayonnement maximal au point de test s'obtient comme suit :

Lorsque l'espacement des conducteurs s est suffisamment petit Il peut donc être simplifié comme suit :

Par conséquent, l'intensité du rayonnement en mode commun est proportionnelle à la longueur de la ligne de transmission en mode commun et diminue avec la distance. Donnons un exemple de l'amplitude de ce rayonnement : en supposant une longueur de ligne de transmission en mode commun de 1 mètre et une amplitude de courant en mode commun de 7,96 µA, correspondant à un test en champ libre de 3 mètres selon la classe B de la FCC à 30 MHz, l'intensité du rayonnement est :

Cette intensité correspond exactement à la limite standard. Si un conducteur ou une personne d'1 mètre se trouve au point de test situé à 3 mètres, elle ressentira une tension de 100 µV. Une exposition prolongée à un tel environnement a un impact sérieux sur la santé humaine, et les radiations accumulées peuvent provoquer diverses maladies chroniques ou des lésions spécifiques, ce qui constitue également l'importance essentielle de la certification CEM.

Fig.7 Modèle de rayonnement et diagramme du point de test du bruit en mode commun

La structure d'onde de la plupart des circuits à commutation peut être classée comme une onde trapézoïdale, et son spectre de fréquence présente deux phases de décroissance successives à avec l'augmentation des niveaux d'harmoniques. Les nœuds sont la première fréquence angulaire et la fréquence angulaire du temps de montée du front actif. Le spectre de fréquence de l'intensité de rayonnement en mode commun mentionné ci-dessus augmente clairement avec la fréquence par . Par conséquent, pour les alimentations à découpage courantes et les circuits de signaux carrés, le spectre de rayonnement en mode commun présentera approximativement les caractéristiques de distribution suivantes : une augmentation initiale suivie d'une diminution, comme illustré sur la Fig.8. Ainsi, la partie centrale est celle qui nécessite un contrôle ou une atténuation particuliers.

Fig.8 Distribution de l'intensité du bruit de mode commun correspondant aux ondes trapézoïdales courantes

四、 Sélection des inducteurs à mode commun

Pour les lignes électriques, la source du bruit en mode commun est relativement claire, mais certains facteurs parasites sont difficiles à mesurer à l'aide d'instruments. Dans la plupart des cas, les résultats sont progressivement approchés en analysant les données après les tests, aussi l'expérience accumulée est-elle très importante. Lors de l'introduction sur l'application des inductances de mode commun dans la Section 2 de cet article, il a déjà été mentionné que l'estimation théorique de l'amplitude du bruit en mode commun ainsi que les exigences correspondantes en inductance des inductances de mode commun peuvent servir de point de départ pour les premières expérimentations.

Généralement, l'inductance de mode commun utilisée dans la phase de filtrage d'une alimentation AC-DC utilise un circuit magnétique fermé sous forme d'un anneau magnétique comme noyau. L'avantage est qu'elle peut facilement atteindre une fuite inductive très faible et un coefficient de couplage très élevé. Pour une tension d'entrée élevée et une fréquence de commutation relativement basse, elle peut offrir une excellente impédance en mode commun afin de supprimer efficacement les bruits en mode commun d'amplitude élevée. En effet, la perméabilité magnétique des matériaux magnétiques peut être divisée en une partie inductive et une partie dissipative Lorsque le noyau magnétique atteint ou dépasse le point caractéristique d'impédance le plus élevé, la partie de perte devient alors la composante principale de l'impédance. À ce moment-là, la suppression du bruit n'est plus assurée en réduisant l'amplitude du bruit par l'impédance inductive, mais plutôt en absorbant l'énergie du bruit par échauffement dissipatif. Par conséquent, un degré approprié de saturation (une sur-saturation entraînant une réduction de l'impédance) ne perturbera pas l'effet de suppression du bruit, il n'est donc pas nécessaire de rechercher des paramètres de courant de saturation similaires à ceux des inductances de puissance.

Lors du choix d'inductances de mode commun. Par ailleurs, si la partie d'inductance de fuite, par exemple une inductance de 1 mH avec un coefficient de couplage de 99 %, il y aura une inductance de fuite de 10 µH présente sur le circuit différentiel. Lorsqu'on prend en compte la suppression du bruit en mode différentiel (généralement un filtre LC en pont), cette partie d'inductance de fuite doit également être prise en compte. Une inductance de fuite modérée est utile pour supprimer le bruit haute fréquence en mode différentiel, mais comme les inductances de mode commun utilisent principalement des noyaux magnétiques fermés, il est facile que le noyau se sature lors de forts courants, ce qui affecte l'efficacité de conversion de puissance et la bande passante du filtrage du bruit. L'amélioration du rapport d'inductance de fuite peut généralement être obtenue en utilisant des structures de noyaux magnétiques carrés ou à cadre (noyau magnétique UU ou noyau magnétique PQ, etc.), ou encore en utilisant des enroulements asymétriques. ). La sélection spécifique doit être déterminée par l'utilisateur à travers des tests d'identification de séparateur en mode commun différentiel pour déterminer si elle est nécessaire.

Pour les paramètres de l'inductance en mode commun, ils comprennent principalement la valeur d'inductance unilatérale, la résistance DC (Rdc), le courant nominal, la tension nominale et l'essai de tension (Hi-pot). La valeur d'inductance unilatérale détermine principalement l'importance de l'impédance en mode commun. Rdc est la perte en courant continu du fil, et l'échauffement causé par cette perte génère une limite pour le courant nominal. Enfin, étant donné qu'elle est utilisée sur des lignes à haute tension, la tension maximale admissible et les exigences de sécurité sont spécifiées séparément. Toutefois, les utilisateurs préfèrent généralement évaluer l'effet de filtrage ; c'est pourquoi, en général, la fiche technique présente deux formes de courbes des caractéristiques d'impédance. L'une est la forme d'impédance en mode commun/mode différentiel illustrée sur la figure 9-a, et l'autre est la forme de perte d'insertion en dB représentée sur la figure 9-b. Ces deux formes sont équivalentes, et la courbe exprimée en perte d'insertion en dB est obtenue en convertissant l'impédance en mode commun/mode différentiel dans un système de 50 Ω+50 Ω.

Fig.9 (a) Forme d'impédance en mode commun/mode différentiel (b) Forme de la perte d'insertion en dB

Pour une même série en mode commun, des structures d'encapsulation de tailles différentes conviennent à des courants et des largeurs de bande de filtrage différentes : plus la taille est grande, plus la réluctance du noyau magnétique est faible, ce qui permet de réduire le nombre de spires d'enroulement, d'augmenter ainsi le diamètre du fil de cuivre et d'utiliser une boucle de courant plus importante ; plus la valeur de l'inductance est élevée ou plus la fréquence stable de la perméabilité du matériau est basse, plus la largeur de bande de filtrage applicable est étroite, et une telle inductance de mode commun placée dans la boucle risque de ne pas avoir d'effet de suppression du bruit aux hautes fréquences.

Codaca Les inductances de mode commun électroniques sont actuellement principalement divisées en deux catégories : les lignes de signal et les lignes d'alimentation. Il existe plus de 10 séries et 50 tailles d'emballages différentes, ainsi que près de 300 numéros de pièces standard différents. Elles sont largement utilisées dans les lignes de signal telles que CAN BUS, RS485, et divers dispositifs d'alimentation hors réseau allant de quelques watts à plusieurs kilowatts. Notre équipe technique de R&D peut également aider les utilisateurs, de la réalisation d'essais jusqu'à l'analyse, ou personnaliser des spécifications adaptées, afin d'obtenir finalement les certifications CEM correspondantes.

Référence

[1] Infineon Technologies AG. Engineering_report_DEMO_5QSAG_60W1-AN-v01_00-EN.pdf. www.infineon.com

[2] Informations produits CODACA Inductor : www.codaca.com

[3] Clayton R. Paul. Introduction to Electromagnetic Compatibility. 2nd Edition. Wiley-interscience.

[4] Bhag Singh Guru et Huseyin R. Hiziroglu. Electromagnetic Field Theory Fundamentals. 2nd Edition. Cambridge University Press.

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