EN
Быстрые ссылки
При проектировании схем, если стандартные серийные дроссели с общей индуктивностью не соответствуют требованиям, становится необходима индивидуальная настройка изделия. Это обеспечивает удушение общего режима возможность удовлетворения потребностей схемы в подавлении электромагнитных помех (EMI), конструктивной компоновке и других специфических параметрах. При разработке дросселя с общей индуктивностью требуется выбор подходящих материалов и конструкции изделия на основе реальных условий эксплуатации и требуемых рабочих характеристик. Для инженера-конструктора четкое определение этих требований является важнейшим первым шагом.
1.Определение дросселя с общей индуктивностью
Сначала уточним, что такое дроссель с общей индуктивностью.
Определение: Дроссель с общей индуктивностью, также известный как катушка дросселя с общей индуктивностью, состоит из двух катушек с одинаковым числом витков, намотанных в противоположных направлениях на едином замкнутом магнитопроводе. Он создает очень высокое сопротивление синфазным помехам, что позволяет подавлять синфазные наводки. Напротив, он имеет очень низкое сопротивление для дифференциальных сигналов, практически не оказывая подавления полезного сигнала.
Принцип: Согласно правилу правой руки, когда через обмотки протекает синфазный ток, магнитные поля, создаваемые двумя катушками, усиливают друг друга (рисунок 1). Это приводит к тому, что весь компонент демонстрирует высокое сопротивление, ослабляя помеховый сигнал. Когда протекает дифференциальный ток, два создаваемых магнитных поля равны по величине и противоположны по направлению, взаимно компенсируясь (рисунок 2). Это позволяет полезному токовому сигналу проходить без изменений. По этой причине дроссели с общей индуктивностью используются в цепях для подавления синфазных помех.
Рисунок 1: При протекании синфазного тока магнитные поля усиливают друг друга
Рисунок 2: При протекании дифференциального тока магнитные поля взаимно компенсируются
2.Основные категории дросселей синфазных помех
Дроссели синфазных помех можно разделить на две основные категории в зависимости от области применения: дроссели синфазных помех для сигнальных линий и дроссели синфазных помех для силовых линий .
Ниже приведена стандартная классификация продукции и соответствующие модели изделий дросселей синфазных помех на официальном сайте. Codaca страница доступна по ссылке:
https://www.codaca.com/Productsctr_Common-Mode-Choke.html
Рисунок 3: Дроссель синфазных помех для сигнальных линий
Рисунок 4: Синфазный дроссель силовой линии
Интерпретация параметров:
На примере синфазного дросселя Codaca CPSQ1515L-203 например:
Таблица 1: Характеристические параметры синфазного дросселя CPSQ1515L-203
① Индуктивность: При одинаковых частоте и паразитной ёмкости, большая индуктивность приводит к более высокому импедансу.
② Импеданс: Более высокий импеданс обеспечивает лучшее качество фильтрации. Значение импеданса изменяется на разных частотах.
Рисунок 5: Кривая зависимости импеданса от частоты для синфазного дросселя CPSQ1515L-203
③ Сопротивление постоянному току (DCR): Сопротивление, проявляемое на выводах дросселя в условиях постоянного тока; как правило, предпочтительнее более низкое значение DCR.
④ Номинальный ток: Максимальный ток, который дроссель может пропускать непрерывно без перегрева.
⑤ Номинальное напряжение: Напряжение, при котором цепь предназначена для нормальной работы.
⑥ Испытательное напряжение (Hi-pot): Напряжение, которое обмотка может выдерживать между витками или между обмотками в течение заданного времени без пробоя.
⑦ Диапазон рабочих температур: Температурный диапазон, в котором компонент может надежно функционировать.
3. 6 этапов индивидуальной настройки дросселя синфазных помех
Когда стандартные продукты не могут удовлетворить потребности клиента, требуется индивидуальная настройка дросселя синфазных помех. После уточнения определения, принципа работы и параметров дросселей синфазных помех рассмотрим теперь, как подобрать подходящий вариант для клиента.
Шаг 1: Уточнение требований заказчика
Анализ сценария применения: Проведите всесторонний анализ использования дросселя синфазных помех. Включая конкретное применение (что определяет необходимый класс изделия — автомобильный или промышленный), рабочее напряжение, ток и частоту. Эти факторы напрямую повлияют на проектирование и выбор дросселя синфазных помех.
Шаг 2: Определение характерных параметров
Индуктивность: Индуктивность является одним из наиболее важных параметров производительности дросселя с общей индуктивностью и напрямую влияет на его применение. Требуемая индуктивность должна определяться исходя из конкретного случая использования.
Формула для расчета минимально необходимой индуктивности дросселя с общей индуктивностью в фильтрующей цепи (с пренебрежением паразитной емкостью) следующая:
Где 
требуемое значение импеданса на частоте 
.
Импеданс: Способность дросселя с общей индуктивностью подавлять синфазные помехи тесно связана с его импедансом. Подходящее значение импеданса должно определяться исходя из желаемого фильтрующего эффекта.
Шаг 3: Выберите подходящие материалы и конструкцию изделия
Основной материал: Сердечник используется для повышения магнитной проницаемости катушки, что увеличивает интенсивность магнитной индукции внутри обмотки и, таким образом, повышает значение индуктивности. Обычно выбирают материалы с высокой магнитной проницаемостью, такие как ферриты с высокой проницаемостью, аморфные или нанокристаллические материалы. Выбор материала сердечника напрямую влияет на характеристики катушки индуктивности, а подходящий материал также может помочь уменьшить физические размеры изделия.
Материал катушки: Катушка обычно намотана медным проводом. Количество витков и диаметр провода рассчитываются исходя из требуемой индуктивности и эффективного значения тока.
Формула для расчета индуктивности:
μ 0= Магнитная постоянная
μ е = Относительная магнитная проницаемость сердечника
A е = Эффективная площадь поперечного сечения сердечника
л е = Эффективная длина магнитного пути сердечника
Н = Количество витков катушки
Как видно из формулы, для достижения миниатюризации изделия можно рассмотреть возможность использования сердечника с более высокой магнитной проницаемостью, чтобы уменьшить объем сердечника.
Конструктивный дизайн: Исходя из пространственной разводки печатной платы заказчика, рационально спроектируйте вертикальную или горизонтальную конструкцию изделия и выберите тип корпуса с выводами для сквозного монтажа или для поверхностного монтажа, чтобы обеспечить правильную установку дросселя.
Шаг 4: Ориентир на стандарты безопасности
Руководствуйтесь стандартами безопасности, такими как IEC 60664-1, или внутренними стандартами заказчика.
Шаг 5: Учет факторов окружающей среды
Рабочая среда также влияет на электрические характеристики катушки индуктивности. При индивидуальной разработке дросселя с общей модой необходимо учитывать такие факторы, как температура, влажность и способ охлаждения, чтобы обеспечить его стабильную работу в реальных условиях эксплуатации.
Шаг 6: Испытания и оптимизация характеристик
После индивидуальной настройки дроссель с общей модой должен пройти испытания на производительность, включая измерение индуктивности, импеданса и других параметров. Если результаты испытаний не соответствуют требованиям, необходимо оптимизировать конструкцию до тех пор, пока она не будет отвечать потребностям применения.
4.Заключение
В целом, создание подходящего дросселя синфазных помех требует всестороннего учета множества факторов, включая потребности заказчика в применении, материалы и конструкцию, параметры производительности, требования безопасности, экологические факторы, а также испытания и оптимизацию характеристик. Только благодаря научному анализу и рациональному проектированию можно обеспечить соответствие индивидуального дросселя синфазных помех требованиям конкретного практического применения.
Команда исследований и разработок компании Codaca Electronics обладает большим опытом в индивидуальной разработке дросселей синфазных помех. Мы можем быстро предложить соответствующие решения для различных сценариев применения клиентов. Мы приглашаем вас связаться с нами для консультации и получения дополнительной информации.