Ортақ режимді индуктивтілердің қолдану классификациясы мен таңдауы

Магниттік компоненттердің ең кең тараған түрлерінің бірі - индуктивтілік, оның белгілі бір индуктивтілік мәні болады және сол себепті оның импедансы жиіліктің артуына қарай өседі. Бұл өзінде бірінші дәрежелі жоғары жиілікті фильтр ретінде қарастырылуы мүмкін; Біз талқылаған фильтрлеу объектісі бір ғана ток жолынан (тізбек немесе контур) екі немесе одан да көп жолдарға өзгерсе, онда әрбір жолда бірдей жоғары жиілікті фильтрация эффектісін алу үшін кем дегенде бір индуктивті элемент орналастыру қажет - бұны практикалық магниттік компоненттерде жеңіл әрі шебер әріп жасауға болады, бұл біз қазір қарастырып отырған әдеттегі режимді шектегіш. Неліктен? Себебі, бірнеше жол болған кезде (ең кең тарағаны - екеу), бір бағыттағы токтың туғызатын магнит ағынын басқа ток жолымен «ортақ пайдалануға» болады, соның нәтижесінде қосымша импеданс аламыз, оны сонымен қатар (магниттік) байланыс деп те атайды. Осылайша, магниттік өзекшеге бір-біріне магниттік байланысқан екі орам орамды оралған сайын екі бөлек индуктивті элементтерді пайдаланғаннан гөрі жақсырақ фильтрация эффектісіне қол жеткізу мүмкін.

Жоғарыда келтірілгендер жалпы режимді индукторлардың негізгі функционалдық сипаттамаларын, атап айтқанда фильтрацияны түсіндіреді. Сонымен қатар, алдымен трансформаторлар мен жалпы режимді индукторларды бөліп тани білу керек, өйткені соңғылары да байланысу операциясын талап етеді, себебі фильтрация сызықтағы дыбысты басып өтеді (немесе жұтады). Жалпы режимді индукторлардың орамдарына берілетін кернеу бағыты жалпы режим болып табылады, ал трансформаторлар қуатты көрсететін дифференциалды режимдегі кернеу немесе токты таратады. Сондықтан қауіпсіздік конденсаторларының қосылуына ұқсас жалпы режимді индукторлар Y-қосылыста (жерге немесе салыстырмалы жерге) болуы керек, ал трансформаторлар X-қосылыста (кіріс пен шығыс арасында) болуы керек. Екіншіден, жалпы режимді фильтрациялау әсерін өлшеу мен бағалау үшін қосымша көмекші схемалар қажет. Алайда нақты ЭМС (Электромагниттік үйлесімділік) сынақтарында жиі дифференциалды және жалпы режимдердің қосындысынан пайда болатын қабылдағыш сигналын (LISN - Сызықты импедансты тұрақтандыру желісі) тексеріп, оның сәйкестігін (мысалы, CE сертификаты) анықтайды. Сондықтан жалпы режимді индуктивтіліктің рөлі техникалық сипаттамада жауап табу қиын, сондықтан модель таңдауда инженерлер жиі тәжірибеге сүйеніп симуляциялық болжау жасайды. Ақырында, мұқият оқырмандар жалпы режимді индукторлардың индукторлар деп аталатынын, бірақ олардың күштік индукторлардан ешбір айырмашылығы жоқ екенін байқайды. Олар қанығу тогын немесе энергияны сақтауды ескермейді және олардың атаулары choke (индуктивті шектегіш) сөзімен аяқталады. Сондықтан олардың негізгі мағынасы по-прежнему choke болып табылады. Келешекте талқылайтын болған жалпы режимді шектегіш катушкалар фильтрацияны іске асыру үшін дәл осы эффектіге ие болғандықтан, оларды жалпы режимді шектегіш катушкалар деп атау принципіне сәйкес келеді.

Келесі бөлімде инженер ретінде сізге пайдалы болу үшін жалпы режим индукторларының негізгі конструкциялық принциптері, қолдану классификациясы мен таңдау ерекшеліктерімен танысамыз. Егер сізде сұрақтар болса немесе тиісті түсіндірмелерді талқылағыңыз келсе, бізбен хабарласыңыз. Біздің инженерлік тобымыз компоненттер мен қолданулар тұрғысынан сізге мүмкіндігінше көмек көрсетеді.

i. Магниттік өріс байланысы

1-суретте көрсетілгендей, токтың айналасындағы кеңістікте А катушкасы тарайтын магниттік өрісті бейнелейді (бұл жерде катушка), оны Фa (немесе →Ba) магниттік ағынымен және оның тығыздығымен сипаттауға болады (жалпы режим индуктивтілігінің қолдану классификациясы мен таңдауы). Магниттік өрістің күші ток шамасына, катушканың орам санына, әсер ететін көлденең қима ауданына және магнит өзегінің болуына тәуелді. Катушканың ортасындағы магниттік ағын шамамен былай өрнектеледі:

Олардың ішінде, егер орамның ортасында магнит өзегі болса, оның магнит өтімділігі соғұрлым үлкен болса, сәйкес магниттік тізбектің ұзындығы қысқа болады соғұрлым қысқа болса, магнит ағыны заңды түрде көбейіп отырады. Бұл стандартты индуктивтілік конструкциясы және оған сәйкес кеңістіктегі магнит ағынының таралуы. Оның магнит ағынының таралуы токтағы өзгерістерге байланысты емес екендігіне назар аудару қажет – бұл тепе-теңдік қатынасы. Оның мәні Максвеллдің электромагниттік теңдеулеріндегі Гаусс магниттік өріс заңынан шығады.

Сурет 1. Тұрақты токпен қоректендірілетін орамдар А мен В-нің кеңістіктегі магнит өрісінің таралуы

Кеңістікте орналасқан басқа да B катушкасы A катушкасымен белгілі бір орын арақатынаста жанасқан кезде (1-суретте көрсетілгендей), A катушкасының шамалы таралған магниттік ағыны әрине B катушкасы арқылы өтеді де, ортақ пайдалану қарым-қатынасын құрайды. Ампер заңына сәйкес, B катушкасымен қоршалған контурдағы магниттік ағын өзгергенде, B катушкасының контурында индукцияланған электр қозғаушы күш, яғни индукцияланған кернеу туындайды. Егер B катушкасы ток өткізбейтін болса, онда контурлық ток пайда болмайтынын, ал екі ұшында тек қана индукцияланған кернеу ғана пайда болатынын болжау қиын емес. Контурда ток болмағандықтан, сәйкес келетін кеңістіктегі магниттік өріс те пайда болмайды; дегенмен, егер B катушкасы тұйықталған контур болса, онда әрине контурлық ток, яғни индукциялық ток пайда болады. Сонымен қатар, индукциялық ток болғандықтан, ол кері бағытта кеңістіктегі магниттік өрістің таралуын құрайды. B катушкасы мен A катушкасының кеңістіктік қарым-қатынасына сәйкес, A катушкасы әрине B катушкасының таралған магниттік ағынын ортақ пайдаланады. Сонда осындай өзара индукция нәтижесінде не пайда болады? Әрине, егер A катушкасында тек қана тұрақты ток болса, B катушкасы өзі орналасқан тұрақты орында ортақ пайдаланылатын магниттік ағынның ешқандай өзгерісін сезбейді. Сондықтан тек қана A катушкасында айнымалы ток (мысалы, айнымалы ток) пайда болған жағдайда ғана өзара индукция құбылысы орын алады. Жалғыз-бірлік жағдайда (тек бір катушканың екінші катушкамен жұптасып қатынасқа түсетін жағдайын ғана қарастырсақ), индукциялық ток әрқашан магниттік ағынның өзгерісіне қарсы әсер етеді. Сондықтан сәйкес келетін B катушкасының A катушкасына әсері A мен B катушкаларының арасында ортақ пайдаланылатын магниттік ағынның өзгерісін ғана болдырмақ. Екеуінің ортақ пайдаланатын магниттік ағындары өзара өзгерістері жағынан бірін-бірі болдырады.

Тұрақты позициядағы магниттік өріс байланысы (электр двигателдері немесе генераторлардан өзгеше) айнымалы ток жағдайларында ортақ магниттік ағын есебінен әртүрлі орамдардың арасындағы әрекеттесуін сипаттайды. Электр энергиясын түрлендіру немесе сигналды изоляциялау үшін трансформатор ретінде немесе токты компенсациялау үшін ортақ режим индуктивтілігі ретінде ол магниттік өріс байланысының бір түрі болып табылады. Ортақ режим индуктивтілігін жобалау немесе өндіру кезінде әрқашанда бір сұрақ туындайды: екі орамның қандай параметрлері талаптарға сай болуы керек? Немесе ток пен жартылай индуктивтіліктен басқа, екеуінің арасындағы байланысты ескергенде қандай қажетті талаптар бар? Жиі кездесетін параметрлік талап – екі жақтағы сезгіштің қатесінің жеткілікті дәрежеде аз болуы немесе кейбір жағдайларда байланыс коэффициенті жоғары деңгейге (мысалы, 98%) жетуі керек. Себебі токты компенсациялау типтес ортақ режим индуктивтілігінде, егер жалған индуктивтілік тым үлкен болса, дифференциалдық режим сигналына айтарлықтай әсер етеді, бұл дифференциалдық режим импедансының пайда болуына (нәтижесінде сигналдың зәулімдеуіне немесе дифференциалдық режим жолағының азаюына), не магниттік өрістің қанығуына және ортақ режим кедергісін басуға әсер етуі мүмкін. Сондықтан магниттік өріс байланысының байланыс коэффициентін бақылау қажет.

Екі катушка арасында магниттік өтімділігі біркелкі орта (магниттік негіз) арқылы магниттік өріс байланысы болған кезде А катушкасының В катушкасына ортақ етіп беретін магниттік ағыны былай анықталады керісінше, ол тең . Сондықтан ортақ магниттік ағын (магниттік өрістердің байланысы) өзара индукциялауға сәйкес келетіндіктен, оны сәйкесінше ортақ режимді индукторлардың қолдану классификациясы мен таңдауы ретінде анықтауға болады және  : 

Индукциялық катушканың соңындағы жалпы ортақ магниттік ағын дәйектілік (байланыс, ) деп те аталады, оны мына қатынаспен көрсетуге болады магниттік ағын тығыздығына негізделген және магниттік вектор орны:

А катушкасының В катушкасының әрбір нүктесінде таратқан магниттік вектор орны (орталық арақашықтық негізінде ортақ режимді индукторларды таңдау мен қолдану классификациясының орташа жағдайында ортақ режимді индукция:

Орам А мен орам В арасындағы магниттік ағын байланысы мына тәртіппен алынады:

Сондықтан, өзара индукция орам В-ның орам А-ға әсер етуі мынадай:

Осындай принцип пайдаланып алуға болады мына формуланың:

Бұрын айтылғандай, біртекті магниттік өтімділігі бар орта (магниттік негіз) арқылы екі орамның арасында магниттік өріс байланысы жүзеге асады. Сондықтан , түсінікті:

Жоғарыда берілген түсіндіру екі орамның бір магниттік негізге оралған кезде бірдей өзара индукцияға ие болатынын көрсетеді, ол М арқылы белгіленеді. Жоғарыда келтірілген жан-жақты дәлелдеу процесі Неуманның формуласына сілтеме жасай алады. Енді орам А-ның толық магниттік ағынын орам А-ның ортақ бөлігі пропорциясы , яғни . Дәл осылай, В катушкасының бөлісу коэффициенті , болады:

Сондықтан, екі катушка арасындағы өзара индукция мен олардың тәуелсіз индукциясының арасындағы байланысты жоғарыдағы теңдеу қатынасынан алуға болады:

Жоғарыда келтірілген магниттік өріс байланыс коэффициенті k-нің шығу тегі: нақты ортақ модалы индуктордың мәнін екі катушка орамдарының индукциясын жеке өлшеу арқылы (басқа катушка ашық күйде болып табылады), сондай-ақ қосымша индукциясын (басқа катушка тұйық күйде болып табылады) , өзара индукция мен байланыс коэффициенті k-нің сәйкес мәндері. Нақтырақ айтсақ, жоғары өтімділікті сақиналы магнит өзегіне (мысалы, MnZn ферритті сақинага) оралған өте симметриялы ортақ модалы индуктор үшін екі орамның индукция мәндері өте жақын болады, ал қосымша индукция шамасы мынаған жақын болады . Байланыс коэффициенті неғұрлым жоғары болса, қосымша индукция соғұрлым төмен болатынын көруге болады.

екіншіден, кездейсоқ индукторлар ортақ режимін пайдалану

Бұл мақаланың басында айтылғандай, ортақ режимдегі индуктор дегеніміз екі токтың тізбегіне бір мезгілде қосылған индуктордан басқа ештеңе емес. Оның қызметі екі ток тізбегінде де болуы мүмкін ортақ режимдегі дыбысты басып өтуді немесе зәулімдеуді қамтамасыз ету. Алайда, бұл екі параллель ток тізбегі дифференциалды тізбек құру жағдайымен шектелмейді, мысалы, электр желілеріндегі L мен N сызықтары немесе деректер желісі портындағы D+ және D- сызықтары сияқты. Ортақ режимдегі дыбыстың пайда болуына байланысты жерге ортақ жолдар арасында дыбысты басу қажеттілігі туындауы мүмкін.

Ортақ режимдегі индуктивтіліктің қолданылуын анықтау үшін алдымен ортақ режимнің дыбысы қалай пайда болатынын түсіну қажет: 2-суретте көрсетілгендей (Infineon компаниясының 60 Вт қосылып-ағып тұратын қоректендіру блогының анықтамалық дизайны: DEMO_5QSAG_60W1), кіріс терминалы 85~300VAC желілік кіріс болып табылады және электр портындағы L, N сымдары салыстырмалы жерге ортақ жерге біріктіріледі. Шын мәнінде, бұл салыстырмалы жерге жалғанған Green Line жерге қосылған. Енді L сызығы мен N сызығы қуаттық тізбек құрайды және Flyback трансформаторының бірінші жағына қосылады. Негізгі қуат кілті ретінде белгіленген Q11 спецификациясы 800В супер қосылыстары бар МОП транзисторын пайдаланады IPA80R600P7, Rds (он) максималды шегі 600 мОм. Жылу шашырауды шектеу үшін жылу шассисі (алюминийден жасалған радиатор) әдетте оның қабығына бекітіледі, бұл оның жоғары кернеулі шығысының жерге қатысты орнықсыз сыйымдылығын арттырады, сыйымдылықты байланысты құрайды және жоғары кернеу мен жоғары жиілікті кіріс кернеуін шу қасиеттері бар потенциалға байланыстырады. Кіріс портындағы L және N сызықтары да салыстырмалы жер арқылы осы потенциалды қабылдайды, осылайша ортақ режимдегі дыбыс көзін құрайды. Сыйымдылықты байланыс EMC тестілеу кезінде өткізу тестілеуінде кездесетін негізгі ортақ режим дыбысының көзі болып табылатынын ескеру қажет, ол әсіресе AC-DC негізінде жасалған әртүрлі топологиялық құрылымдары бар қуат көздерінде кеңінен таралған. Сонымен қатар, трансформатордың бірінші және екінші жақтарындағы кіші токты тізбектер нақты бар, әрбір кіші токты тізбек индукциялық байланыстағы дыбыс тогын арттырады, бұл болжау қиын ортақ режимдегі дыбыс немесе дифференциалды режимдегі дыбысты туғызады. Сондықтан, бұл EMC түзету жұмыстарына көптеген белгісіздіктер әкеледі, сонымен қатар электромагнитді үйлесімділік моделін бағдарламалық құралдарға сеніп жасау мүмкін емес себептердің де бірі болып табылады.

2-сурет ЭҚИ сәйкес келетін стратегия компоненттерінің мысалы (Infineon DEMO_5QSAG_60W1)

Жалпы режимдегі дыбыстың шамасын бағалау үшін жалпы режимдегі дыбыс контурында шашыраңқы сыйымдылықты қабылдау қажет, бұл әдетте онша пФ диапазонында болады. 2-суретте көрсетілген мысалда 20пФ шашыраңқы сыйымдылық қабылданған, егер кірістегі электр желісі 230Vac болса және негізгі электр ажыратқыштың ауыстыру жиілігі 200КГц болса, онда қосу мен өшіруге арналған жалпы импульс ұзындығы 1 мкс болады, ал өсу мен кему шеттері сәйкесінше 0,2 мкс құрайды. Кіріс терминалындағы максималды кернеу , ажыратқыш арқылы айнымалы ток кірісінің әсер ету коэффициенті спектрлік тығыздық таралуындағы алғашқы бұрыштық жиілік:

Спектрлік тығыздық таралуындағы алғашқы шың (1-ші гармоника) кернеуі:

Ортақ режимдегі токтың максималды мәнін бағалау үшін, ортақ режим индукторын қоспай, тізбектеліп қосылған эквивалентті импеданс (мысалы, сымның кедергісі, паразитті индуктивтілік және т.б.) ескермей, 3-суретте көрсетілгендей бағалауға болады. LISN желісіне (сызықтық импеданс стабилизация желісі) қосылғанда, ортақ режим тогының шамасы:

Сондықтан, LISN портындағы өткізу сынақ қабылдағышы (спектрлі анализатор) арқылы қабылданатын ортақ режимдегі дыбыс кернеуінің амплитудасы мынадай болады:

Хабарлау қабылдағышында тіркелетін нақты нәтиже былай болады:

Яғни, ортақ режимдегі және дифференциалды режимдегі дыбыстардың амплитудалары беттеседі, бірақ ортақ режимді басып тұрсақ, соңғы сынақ нәтижелері жақсыйды. Сондықтан, мысалы, дәстүрлі байланыс пен өнеркәсіптің ЭМС стандарты EN55022-де 150КГц-тен 500КГц-ке дейінгі диапазонда амплитуда QP төмен болуы керек 150KHz-тен 500KHz-ке дейінгі диапазонда. Сондықтан максималды жалпы тәртіп бойынша дыбысты зәулелету міндетті түрде жүргізілуі керек. Жалпы тәртіптегі шығынның негізгі кедергісі - олардың шамамен 25К Ω болатын сыйымдылықтың кедергісі, мысалы, -20дБ азайту мақсатына қол жеткізу үшін қарапайым есептеу арқылы. Суретте көрсетілгендей,4, қажетті жалпы тәртіптегі кедергі шамамен 250K Ом құрайды, оны 125мГн жалпы тәртіптегі индуктивті ретке айналдыруға болады.

Сурет.3 EMC тестілеуде өткізу сынағының схемасы (жалпы тәртіптегі дыбыс пен айырымдық режим сигналының тізбегінің схемасы)

Сурет.4 Сүзгіштің енгізу шығынының тізбегі (сол жақ) мен сәйкес азайту амплитудасы мен сүзгіш импедансының (оң жақ) арасындағы байланыс

Қуат желілеріндегі кез-келген режім индуктивтілігінің қолданылуымен қатар, ортақ режимді индуктивтілік жоғары жылдамдықты сигналдық желілерде, мысалы, USB 3.0, HDMI, LAN т.б., немесе CAN BUS, SPI немесе RS232, RS485 т.б. сияқты кейбір LVDS сигналдық желілерінде де кездеседі. Сигналдық желілерде ортақ режимді индукторларды пайдаланудың ортақ режимді дыбыстарды басу қызметі де бар, белгілі бір байланыс спецификацияларына сай келетін ортақ режимді болдырмау коэффициенті сияқты. Алайда, бұдан да маңыздырақ нәрсе - бастап айтылғандай, токпен толтыру эффектісіне ие болуы, яғни токты толтыру типті ортақ режимді индуктор.

5-суретте көрсетілгендей, жоғары жиілікті сигналдық желілерде әдетте дифференциалды тарату қолданылып, сигналдар жіберіледі. Сигналдық желілерде резисторлар, паразиттік конденсаторлар мен таратылған индуктивтіліктер болады. Арқанды сымдар паразиттік конденсаторларды тиімді түрде азайтса да, таратылған индуктивтіліктерді жоя алмайды. Сондықтан қабылдау ұшында дифференциалды кіріс индуктивтілігі пайда болады, ал желідегі магниттік байланыс токтары сигналдық диаграммада дыбыс (нақтысында - бөгет) туғызады. Бұл дыбыстар тарату желісінің симметриясына сәйкес қабылдағыштың екі ұшында шамамен тең бөлінеді. Енді қабылдағыштың кіріс орынына коммон-мод индуктивтілік орнатылғандықтан, шамамен бірдей мөлшердегі дыбыстар коммон-мод индуктивтіліктің орамалық байланысы арқылы бір-бірін жояды, нәтижесінде байланыс дыбысы (бөгет) едәуір азаяды. Яғни, токтың компенсациясы әсері қабылдағыштағы кіріс дыбысын азайтады.

6-сурет. Дифференциалдық сигналдардың беру сызығы бойынша жіберу шетінен қабылдау шетіне дейінгі тарату процесі (сол жақта) және қабылдау шетінде ортақ режим индукторларын пайдаланудың жақсартылуы (оң жақта)

Сигналдың көз диаграммасында, 6-суретте көрсетілгендей, жолдың индуктивтілігінен туындаған түсу шығынын азайта отырып, сигнал/дәуір қатынасы жақсарып, бұл созылыңқы беру желілері немесе жоғары жылдамдықты сигнал желілері үшін маңызды. Әдетте аталған сигналдық порттар үшін пайдаланылатын беру желілері әдетте 90~120 Ом импедансты желілер болып табылады. Нақты сигналдық жолақ еніне негізделе отырып, әдетте -6 дБ-тан -20 дБ-қа дейінгі ортақ режимді басу үшін 1-ден 10 есе дейінгі импедансты ортақ режим индуктивтіліктері таңдалады. Бұл жоғарыда айтылған қоректендіру қолданбасына ұқсас, бұл жағдайда ортақ режимді дыбыстардың тізбегіндегі импеданстың өлшеміне байланысты. Әрине, жиіліктің артуымен (жоғары жылдамдықты сигналдарды беру талаптарына байланысты) жүйенің ортақ импедансы төмендейді, ал артық индуктивтілікті беру фильтрлеу жолағын тарылтады. Сондықтан таңдалған индуктивтіліктің жоғары жылдамдықты сигналдарды беру талаптарымен сәйкес келетінін тексеру қажет.

6-сурет. Дифференциалдық тарату желілеріндегі сызықтық кіру шығындары әсерінен сигнал сапасының схемалық диаграммасы

үшінші, Ортақ режимді дыбыстың зияны

Ортақ режимдегі дыбыстармен қандай көйге бар? Неліктен ЭМС тестілеу кезінде пайда болатын ортақ режимдегі дыбыстарды жоюға назар аудару қажет? Әрине, әртүрлі елдердің ЭМС сертификаттау стандарттарына сай болу үшін ортақ режимдегі және дифференциалды режимдегі сигналдардың амплитудасын шектеу қажет, сонымен қатар өнімнің қауіпсіздігін қамтамасыз ету және электр желісіне немесе тұтынушы жағындағы электр жабдықтарының көршілес құрылғыларға тигізетін зиянды әсерлерін азайту. Екіншіден, электр беріктігі мен сигнал беріктігі тұрғысынан алғанда, көпшілік электр жабдықтары мен құрылғы контроллерлері төменгі кернеумен жұмыс істейді, сондықтан қосымша дыбыстық кернеу басқару сигналдарының немесе берілген деректердің қате жұмыс істеуіне, тіпті қателер мен тоқтауларға әкеп соғуы мүмкін. Бұл қате интерференциялар жалпы тақтадан және оның радиожиіліктік дыбыстарынан туындауы мүмкін, мысалы мобильді құрылғылардың үзілуі немесе радио дыбысының ызылдауы. Соңында, ортақ режимдегі аса көп дыбыстар жоғары жиілікті сәулелену ретінде кеңістікке шығарылуы мүмкін, мысалы, үлкен ортақ режимдегі тізбектерде немесе антенналарға ұқсас өткізгіштерде, адам үшін байқалмайтын ұзақ уақытты денсаулыққа зиян келтіруі мүмкін.

Проблеманы оңайлату үшін біз жеткізу желісін Герц магниттік жұбына дейінгі эквиваленттейміз және 7-суретте көрсетілгендей ортақ режимдегі дыбыс шығару моделін аламыз. Сынақ нүктесі мен ортақ режимдегі жеткізу желісінің орталық орны арасындағы қашықтық d, әдетте электр тізбегінің өлшемінен ә существенно үлкен болады, сондықтан бұл - қашық өрісті сынақ нүктесі. Сондықтан антенна шығарылуының қашық өрісі үшін, оның өріс кернеуі:

Олардың ішінде сәулелену толқын ұзындығына сәйкес келетін фазалық тұрақтылық сынақ позициялары арасындағы қашықтық антенна сәулелену диаграммасынан θ градусқа ауытқып кеткен жазықтық бұрышы және Герц магниттік жұбы үшін және антенна типіне тәуелді. Қашық нүктеде қабылданатын сәулелену бұрышымен орналасқан екі ортақ режимді желілердің бір уақытта әсер етуінен тұрады, сондықтан:

Ортақ режимдегі дыбыс үшін, 7-суретте көрсетілгендей: және сынақ нүктесіндегі максималды сәулелену былай алынады:

Сым аралығы s әлдеқайда кіші болса Сондықтан оны былай ықшамдауға болады:

Сонымен, ортақ режимдегі сәулелену күші ортақ режимдегі жалғанудың ұзындығына тура пропорционал және арақашықтықпен кемиді. Бұл амплитуданың шамасына мысал келтірейік: ортақ режимдегі жалғау ұзындығы 1 метр, ал ортақ режимдегі ток амплитудасы 7,96 мкА болсын, бұл FCC Class B стандарты бойынша 30 МГц жиілікте 3 метрлік өрісті сынаққа бағынатын шама болып табылады. Сәулелену интенсивтілігі:

Бұл интенсивтілік дәл стандарттық шектік мәнге тең. Егер 3-метрлік сынақ нүктесінде 1 метрлік өткізгіш немесе адам тұрса, онда 100 мкВ кернеуге ие болады. Ұзақ уақыт бойы мұндай ортада болу адам денсаулығына ауыр әсер етеді, жинақталған сәулелену әртүрлі хроникалық аурулар мен жеке зақымданулардың пайда болуына себеп болуы мүмкін, сонымен қатар ЭМС сертификаттаудың маңыздылығы да осында.

7-сурет. Ортақ режимдегі тәртіп бұзылуының сәулелену моделі мен сынақ нүктелерінің схемасы

Көпшілік ауыстыру схемаларындағы толқын пішінінің құрылымын трапециялық толқын ретінде жіктейді, ал оның жиілік спектрі екі кезеңде баяу болатынын көрсетеді дейін гармоникалық деңгейлердің артуына байланысты. Түйіндер - бұл бірінші бұрыштық жиілік пен қабырғаның уақыты бұрыштық жиілікке өседі. Жоғарыда аталған жалпы режімнің сәулелену интенсивтілігінің жиілік спектрі жиілікке қарай айтарлықтай өсетінін көрсетеді . Сондықтан жалпы импульстік қоректендіру көздері мен шаршы толқын сигналдық схемалары үшін жалпы режімдегі сәулелену спектрі шамамен 8-суретте көрсетілгендей алдымен өсіп, сосын төмендейтін тарату сипаттамасын көрсетеді. Сондықтан ортаңғы бөлім - бұл ерекше бақылау немесе басу қажеттілігі бар бөлік.

Сурет 8 Жалпы трапециялық толқындарға сәйкес келетін жалпы режимдегі дыбыс сәулелену интенсивтілігінің таралуы

4. Жалпы режімдегі индукторларды таңдау

Электр желілері үшін әдетте режимдегі дыбыстардың көзі салыстырмалы түрде анық, бірақ қосымша факторларды өлшеу құралдары арқылы өлшеу қиын. Көбінесе нәтижелер сынақтан кейін талдау жасау арқылы баяу жуықтап анықталады, сондықтан жинақталған тәжірибе өте маңызды. Бұл мақаланың 2-тармағында қарастырылған режектік индукторларды қолдануды енгізген кезде, әдетте режектік дыбыстардың амплитудасы мен сәйкес индуктивтілік талаптарының теориялық бағалауы тәжірибелердің бастапқы нүктесі ретінде қызмет ететіні айтылған болатын.

Әдетте, айнымалы токтың AC-DC күштік кірісін сүзгілеу сатысында пайдаланылатын ортақ режимді индуктор магниттік өзек ретінде тұйықталған магниттік трактілі магниттік сақинаны қабылдайды. Бұның артықшылығы - жоғары байланыс коэффициентімен қоса отырып, өте төменгі құбырлы индуктивтілікті оңай алуға болады. Кірістегі жоғары кернеу мен салыстырмалы түрде төмен жиілікті ажырату үшін жоғары амплитудалы ортақ режимді дыбысты басу үшін жақсы жоғары ортақ режимді кедергі қамтамасыз етуге болады. Магниттік материалдардың магниттік өтімділігі индуктивті бөлікке бөлінетіндіктен және жоғалту бөлігі Магниттік негіз бұзылу шамасына жақындайтын немесе одан асатын болса, онда кедергінің негізгі бөлігін жоғалту бөлігі құрайды. Осы кезде дыбысты басу индуктивті кедергі арқылы дыбыстың амплитудасын азайта отырып емес, жоғалту арқылы жылу энергиясы түрінде жұту арқылы орындалады. Сондықтан, белгілі бір қанығу дәрежесі (артық қанығу кедергінің азаюына әкеледі) дыбысты басу әсеріне әсер етпейді, сондықтан біз қуат индукторларындағыдай қанығу тогы параметрлерін іздеуге мұқтаж емеспіз.

Ортақ режимдегі индуктивтілікті таңдаған кезде. Сонымен қатар, егер сияқты 1 мГн индуктивтілік байланыс коэффициенті 99% болса, дифференциалдық тізбекте 10 мкГн қосымша индуктивтілік пайда болады. Дифференциалдық режимдік дыбысты басу (әдетте LC фильтрлік көпір) туралы ойласаңыз, осы қосымша индуктивтілікті де ескеру керек. Орташа қосымша индуктивтілік жоғары жиілікті дифференциалдық режимдік дыбысты басуға көмектеседі, бірақ ортақ режимдік индуктивтілік негізінен магниттік тұйық өзектерді пайдаланғандықтан, жоғары токтарда өзекшелердің қанығуы оңай, бұл қуат түрлендіру әсеріне және фильтрлеу дыбысының жолағына әсер етеді. Қосымша индуктивтіліктің үлесін арттыру әдетте шаршы немесе рамкалы магнит өзегі конструкцияларын (UU магнит өзегі немесе PQ магнит өзегі) немесе симметриялық емес орамдарды пайдалану арқылы жүзеге асырылады. ). Айырмашылықты ортақ режимді бөлгішті анықтау сынағы арқылы қажеттілігін анықтау үшін пайдаланушының нақты таңдауын жасау керек.

Ортақ режимдегі индуктивтілік параметрлеріне негізінен жалғыз жақты индуктивтілік мәні, Rdc, Номинал ток, номинал кернеу және Hi pot арқылы кернеуге төтеп бере алу жатады. Жалғыз жақты индуктивтілік мәні негізінен ортақ режим импедансының өлшемін анықтайды. Rdc – бұл сымның тұрақты ток күшіндегі шығыны, ал шығындардың әсерінен пайда болған температураның көтерілуі номинал ток шегін туғызады. Соңында, өйткені ол жоғары кернеулі желілерде қолданылатын болғандықтан, кернеу шегі мен қауіпсіздік талаптары жеке белгіленеді. Алайда пайдаланушылар фильтрлеу әсерін бағалауды қалайтын болғандықтан, әдетте техникалық көрсеткіштер кітапшасы импеданстық сипаттамалардың екі түрін ұсынады. Бірі – 9-суреттегі (а) ортақ режим/дифференциалды режим импедансының түрі, ал екіншісі – 9-суреттегі (b) түрі бойынша түсіп қалу шығыны dB түрі. Екеуі де эквивалентті, ал түсіп қалу шығыны dB түріндегі қисық сызық 50 Ω+50 Ω жүйесіне ортақ режим/дифференциалды режим импедансын түрлендіру арқылы қалыптасады.

9-сурет (а) Қалыпты тәртіп/дифференциалдық тәртіптің импедансының пішіні (б) Түсетін шығын dB пішіні

Бір сериялы ортақ режим үшін жабылым құрылымдарының әртүрлі өлшемдері әртүрлі ток өлшемдері мен сүзу жолағына сәйкес келеді: неғұрлым өлшем үлкен болса, магниттік негіздің магниттік кедергісі соғұрлым аз болады, бұл орам сандарын азайтуға, мыс сымының диаметрін үлкейтіп, үлкен ток контурын пайдалануға мүмкіндік береді; индуктивтілік мәні неғұрлым жоғары немесе материалдың магниттік өтімділігінің тұрақты жиілігі соғұрлым төмен болса, сүзу жолағы соғұрлым тар болады, сондай-ақ осындай ортақ режимді индукторды контурына орналастырса, жоғары жиіліктің шетінде дыбысты басу эффектісі болмауы мүмкін.

Codaca Электроника элементтеріндегі ортақ режимді индукторлар негізінен екі бөлікке бөлінеді: сигналдық желілер мен электр желілері. Оннан астам сериясы, елу әртүрлі өлшемдегі корпус пен жүзден аса стандартты бөлшек нөмірлері бар. Олар CAN BUS, RS485 сияқты сигналдық желілерде және бірнеше ватттан мыңдаған киловатт дейінгі қуат беру құрылғыларында кеңінен пайдаланылады. Біздің НИҚ технологиялық тобы пайдаланушыларға тестілеуден бастап талдау жасауға немесе нақты сәйкестендіру спецификацияларын жасауға және соңында ЭМС-ге сәйкестік сертификаттарын рәсімдеуге дейін көмектесе алады.

Сілтеме

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

[2] CODACA Индуктор өнімдері туралы ақпарат: www.codaca.com

[3] Clayton R.Paul. Электромагниттік үйлесімділік негіздеріне кіріспе. 2-ші басылым. Wiley-interscience.

[4] Bhag Singh Guru және Huseyin R. Hiziroglu. Электромагниттік өріс теориясының негіздері. 2-ші басылым. Cambridge University Press.

Ақпараттық құқықты қорғау түсіндірмесі

CODACA "немесе" Codaca «Shenzhen Codaca Electronic Co., Ltd. компаниясының тіркелген сауда белгісі» Codaca Electronic Co., Ltd. кез келген пайдалануы немесе мәтінді, деректерді немесе Shenzhen Codaca Electronic Co., Ltd. жариялаған немесе таратқан интеллектуалды меншік мазмұнын қамтитын басқа да түрлердегі ақпаратқа сілтеме Shenzhen Codaca Electronic Co., Ltd. интеллектуалды меншікті қорғау құқығына ие. Shenzhen Codaca Electronic Co., Ltd. тиісті интеллектуалды меншік туралы хабарламаны, құқықтарды қорғауды және басқа да қорғаныс құқықтарын сақтайды. Сіз сәйкес мәселелер бойынша ешқандай потенциалды интеллектуалды меншік дауын болмауын нақтылау үшін қажет болса Shenzhen Kedajia Electronics Co., Ltd. компаниясымен байланысыңыз.