Nhà sản xuất linh kiện từ tính chuyên nghiệp hàng đầu thế giới

Ứng dụng Whats / We-Chat: 18688730868 E-Mail:sales@xuangedz.com

Cuộn cảm chế độ chung của nguồn điện chuyển mạch hoạt động như thế nào?

Cuộn cảm chế độ chung, thường được sử dụng trong các bộ nguồn chuyển mạch máy tính để lọc tín hiệu nhiễu điện từ ở chế độ chung. Trong thiết kế bo mạch, cuộn cảm chế độ chung còn đóng vai trò lọc EMI, dùng để triệt tiêu bức xạ ra bên ngoài và sự phát xạ của sóng điện từ do các đường tín hiệu tốc độ cao tạo ra.

共模电感Common Mode Choke
Là thành phần quan trọng của các linh kiện từ tính, cuộn cảm được sử dụng rộng rãi trong các mạch điện tử công suất. Nó là một phần không thể thiếu đặc biệt là trong các mạch điện. Chẳng hạn như rơle điện từ trong thiết bị điều khiển công nghiệp và đồng hồ đo điện năng (đồng hồ đo watt) trong hệ thống điện. Các bộ lọc ở đầu vào và đầu ra của thiết bị cấp nguồn chuyển mạch, bộ điều chỉnh ở đầu thu và phát TV, v.v. đều không thể tách rời khỏi cuộn cảm. Các chức năng chính của cuộn cảm trong mạch điện tử là: lưu trữ năng lượng, lọc, cuộn cảm, cộng hưởng, v.v. Trong mạch điện, do các mạch xử lý việc truyền năng lượng của dòng điện lớn hoặc điện áp cao nên cuộn cảm chủ yếu là cuộn cảm “loại nguồn”.

Chính vì cuộn cảm nguồn khác với cuộn cảm xử lý tín hiệu nhỏ nên cấu trúc liên kết của nguồn điện chuyển mạch khác nhau trong quá trình thiết kế và phương pháp thiết kế cũng có những yêu cầu riêng, gây khó khăn cho thiết kế.Cuộn cảmtrong các mạch cung cấp điện hiện tại chủ yếu được sử dụng để lọc, lưu trữ năng lượng, truyền năng lượng và hiệu chỉnh hệ số công suất. Thiết kế cuộn cảm bao gồm nhiều khía cạnh kiến ​​thức như lý thuyết điện từ, vật liệu từ tính và các quy định an toàn. Người thiết kế cần hiểu rõ về điều kiện làm việc và các yêu cầu thông số liên quan (như dòng điện, điện áp, tần số, độ tăng nhiệt độ, tính chất vật liệu, v.v.) để đưa ra quyết định. Thiết kế hợp lý nhất.
Phân loại cuộn cảm:
Cuộn cảm có thể được chia thành nhiều loại khác nhau dựa trên môi trường ứng dụng, cấu trúc sản phẩm, hình dạng, cách sử dụng, v.v. Thông thường, thiết kế cuộn cảm bắt đầu từ điểm bắt đầu là môi trường sử dụng và ứng dụng. Khi chuyển đổi nguồn điện, cuộn cảm có thể được chia thành:

Cuộn cảm chế độ chung

Cuộn cảm chế độ bình thường

Hiệu chỉnh hệ số công suất – Cuộn cảm PFC

Cuộn cảm ghép liên kết ngang (Coupler Choke)

Cuộn cảm làm mịn lưu trữ năng lượng (Smooth Choke)

Cuộn dây khuếch đại từ tính (Cuộn dây MAG AMP)

Cuộn cảm của bộ lọc chế độ chung yêu cầu hai cuộn dây phải có cùng giá trị điện cảm, cùng trở kháng, v.v., vì vậy loại cuộn cảm này áp dụng thiết kế đối xứng và hình dạng của chúng chủ yếu là TOROID, UU, ET và các hình dạng khác.
Cách thức hoạt động của cuộn cảm chế độ phổ biến:
Cuộn cảm của bộ lọc chế độ chung còn được gọi là cuộn cảm chế độ chung (sau đây gọi là cuộn cảm chế độ chung hoặc CM.M.Choke) hoặc Bộ lọc dòng.

Cuộn cảm của bộ lọc chế độ chung yêu cầu hai cuộn dây phải có cùng giá trị điện cảm, cùng trở kháng, v.v., vì vậy loại cuộn cảm này áp dụng thiết kế đối xứng và hình dạng của chúng chủ yếu là TOROID, UU, ET và các hình dạng khác.
Cách thức hoạt động của cuộn cảm chế độ phổ biến:
Cuộn cảm của bộ lọc chế độ chung còn được gọi là cuộn cảm chế độ chung (sau đây gọi là cuộn cảm chế độ chung hoặc CM.M.Choke) hoặc Bộ lọc dòng.

trongchuyển đổi nguồn điện, do sự thay đổi nhanh chóng của dòng điện hoặc điện áp trong diode chỉnh lưu, tụ lọc và cuộn cảm, các nguồn nhiễu điện từ (nhiễu) được tạo ra. Đồng thời, ngoài tần số nguồn trong nguồn điện đầu vào còn có các tạp âm hài bậc cao. Nếu những nhiễu này không được loại bỏ, việc triệt tiêu sẽ gây hư hỏng cho thiết bị tải hoặc chính nguồn điện chuyển mạch. Vì vậy, các cơ quan quản lý an toàn ở một số nước đã ban hành các quy định về phát thải nhiễu điện từ (EMI).

quy định kiểm soát tương ứng. Hiện nay, tần số chuyển đổi của nguồn điện chuyển mạch ngày càng cao và EMI ngày càng trở nên nghiêm trọng. Vì vậy, bộ lọc EMI phải được lắp đặt trong các nguồn điện chuyển mạch. Bộ lọc EMI phải triệt tiêu cả tiếng ồn ở chế độ bình thường và chế độ chung để đáp ứng các yêu cầu nhất định. tiêu chuẩn. Bộ lọc chế độ bình thường có nhiệm vụ lọc tín hiệu nhiễu chế độ vi sai giữa hai đường ở đầu vào hoặc đầu ra và bộ lọc chế độ chung có trách nhiệm lọc tín hiệu nhiễu chế độ chung giữa hai đường đầu vào. Cuộn cảm chế độ chung thực tế có thể được chia thành ba loại: AC CM.M.CHOKE; DC CM.M.CHOKE và SIGNAL CM.M.CHOKE do môi trường làm việc khác nhau. Chúng nên được phân biệt khi thiết kế hoặc lựa chọn. Nhưng nguyên lý làm việc của nó hoàn toàn giống nhau, như trong Hình (1):

图2: 工作原理
Như thể hiện trong hình, hai bộ cuộn dây ngược chiều nhau được quấn trên cùng một vòng từ. Theo quy tắc ống xoắn ốc bên phải, khi đặt một điện áp chế độ vi phân có cực tính ngược nhau và cùng biên độ tín hiệu vào đầu vào A và B, Khi nào, có dòng điện i2 hiển thị trong đường liền nét và từ thông Φ2 thể hiện trong đường liền nét được tạo ra trong lõi từ. Chỉ cần hai cuộn dây hoàn toàn đối xứng thì từ thông theo hai hướng khác nhau trong lõi từ sẽ triệt tiêu lẫn nhau. Tổng từ thông bằng 0, độ tự cảm của cuộn dây gần như bằng 0 và không có hiệu ứng trở kháng đối với tín hiệu chế độ bình thường. Nếu một tín hiệu chế độ chung có cùng cực tính và biên độ bằng nhau được đưa vào đầu vào A và B thì sẽ có dòng điện i1 thể hiện bằng đường chấm chấm và từ thông Φ1 thể hiện bằng đường chấm chấm sẽ được tạo ra trong từ trường. thì từ thông trong lõi sẽ cùng hướng và tăng cường lẫn nhau nên giá trị độ tự cảm của mỗi cuộn dây gấp đôi khi nó tồn tại một mình và XL = ωL. Do đó, cuộn dây của phương pháp cuộn dây này có tác dụng triệt tiêu mạnh mẽ nhiễu chế độ chung.

Bộ lọc EMI thực tế bao gồm L và C. Khi thiết kế, các mạch triệt chế độ vi sai và chế độ chung thường được kết hợp (như trong Hình 2). Vì vậy, việc thiết kế phải dựa trên kích thước của tụ lọc và các quy định an toàn cần thiết. Các tiêu chuẩn đưa ra quyết định về giá trị điện cảm.
Trong hình, L1, L2 và C1 tạo thành bộ lọc chế độ bình thường và L3, C2 và C3 tạo thành bộ lọc chế độ chung.

Thiết kế cuộn cảm chế độ chung
Trước khi thiết kế cuộn cảm chế độ chung, trước tiên hãy kiểm tra xem cuộn dây có phải tuân thủ các nguyên tắc sau không:

1 > Trong điều kiện làm việc bình thường, lõi từ sẽ không bị bão hòa do dòng điện cung cấp.

2 > Nó phải có trở kháng đủ lớn đối với tín hiệu nhiễu tần số cao, băng thông nhất định và trở kháng tối thiểu đối với dòng tín hiệu ở tần số hoạt động.

3 > Hệ số nhiệt độ của cuộn cảm phải nhỏ và điện dung phân bố phải nhỏ.

4> Điện trở DC phải càng nhỏ càng tốt.

5> Độ tự cảm cảm ứng phải càng lớn càng tốt và giá trị độ tự cảm cần phải ổn định.

6 >Cách điện giữa các cuộn dây phải đáp ứng yêu cầu an toàn.

Các bước thiết kế cuộn cảm chế độ chung:

Bước 0 Thu thập SPEC: Mức cho phép EMI, vị trí ứng dụng.

Bước 1 Xác định giá trị điện cảm.

Bước 2 Vật liệu cốt lõi và thông số kỹ thuật được xác định.

Bước 3 Xác định số vòng dây và đường kính dây.

Bước 4 Kiểm chứng

Bước 5Kiểm tra

 图3_8

Ví dụ thiết kế
Bước 0: Mạch lọc EMI như hình 3

CX = 1.0 Uf Cy = 3300PF Cấp EMI: Fcc Loại B

Kiểu: Ac Chế độ chung choke

Bước 1: Xác định độ tự cảm (L):

Có thể thấy từ sơ đồ mạch rằng tín hiệu chế độ chung bị triệt tiêu bởi bộ lọc chế độ chung gồm L3, C2 và C3. Trên thực tế, L3, C2 và C3 tạo thành hai mạch nối tiếp LC, có tác dụng hấp thụ nhiễu của đường L và N tương ứng. Chỉ cần xác định được tần số cắt của mạch lọc và biết điện dung C thì độ tự cảm L có thể tính được theo công thức sau.

fo= 1/(2π√LC)L → 1/(2πfo)2C

Thông thường băng thông kiểm tra EMI như sau:

Nhiễu dẫn: 150KHZ → 30MHZ (Lưu ý: chuẩn VDE 10KHZ – 30M)

Nhiễu bức xạ: 30MHZ 1GHZ

Bộ lọc thực tế không thể đạt được đường cong trở kháng dốc của bộ lọc lý tưởng và tần số cắt thường có thể được đặt ở khoảng 50KHZ. Ở đây, giả sử fo = 50KHZ thì

L =1/(2πfo)2C = 1/ [( 2*3,14*50000)2 *3300*10-12] = 3,07mH

L1, L2 và C1 tạo thành bộ lọc chế độ bình thường (thông thấp). Điện dung giữa các dòng là 1,0uF, do đó độ tự cảm ở chế độ bình thường là:

L = 1/ [( 2*3,14*50000)2 *1*10-6] = 10,14uH

Bằng cách này, có thể đạt được giá trị điện cảm yêu cầu về mặt lý thuyết. Nếu bạn muốn có tần số cắt thấp hơn, bạn có thể tăng thêm giá trị điện cảm. Tần số cắt thường không nhỏ hơn 10KHZ. Về mặt lý thuyết, độ tự cảm càng cao thì hiệu ứng triệt tiêu EMI càng tốt, nhưng độ tự cảm quá cao sẽ làm cho tần số cắt thấp hơn và bộ lọc thực tế chỉ có thể đạt được một băng thông rộng nhất định, điều này làm cho hiệu ứng triệt tiêu nhiễu tần số cao trở nên tồi tệ hơn (nói chung Thành phần nhiễu của nguồn điện chuyển mạch là khoảng 5 ~ 10MHZ, nhưng có trường hợp vượt quá 10MHZ). Ngoài ra, độ tự cảm càng cao thì cuộn dây càng có nhiều vòng quay hoặc ui của CORE càng cao sẽ khiến trở kháng tần số thấp tăng lên (DCR trở nên lớn hơn). Khi số vòng dây tăng lên, điện dung phân bố cũng tăng lên (như trong Hình 4), cho phép tất cả dòng điện tần số cao chạy qua điện dung này. Giao diện người dùng quá cao khiến CORE dễ bị bão hòa, đồng thời việc sản xuất nó cũng cực kỳ khó khăn và tốn kém.
Bước 2 Xác định vật liệu CORE và KÍCH THƯỚC

Từ yêu cầu thiết kế trên, chúng ta có thể biết rằng cuộn cảm chế độ chung cần khó bão hòa nên cần chọn vật liệu có tỷ lệ góc BH thấp. Vì yêu cầu giá trị độ tự cảm cao hơn nên giá trị ui của lõi từ cũng phải cao, đồng thời cũng phải có độ suy hao lõi thấp hơn và giá trị Bs cao hơn, vật liệu CORE Mn-Zn ferrite hiện là vật liệu CORE phù hợp nhất đáp ứng các yêu cầu yêu cầu trên.

Không có quy định nhất định về KÍCH THƯỚC COEE trong quá trình thiết kế. Về nguyên tắc, nó chỉ cần đáp ứng độ tự cảm cần thiết và giảm thiểu kích thước của sản phẩm được thiết kế trong phạm vi tổn thất tần số thấp cho phép.

Do đó, việc trích xuất vật liệu CORE và SIZE cần được kiểm tra dựa trên chi phí, tổn thất cho phép, không gian lắp đặt, v.v. Giá trị CORE thường được sử dụng của cuộn cảm chế độ chung là từ 2000 đến 10000. Lõi bột sắt cũng có tổn thất sắt thấp, Bs cao và thấp Tỷ lệ góc BH, nhưng ui của nó thấp nên thường không được sử dụng trong cuộn cảm chế độ thông thường, nhưng loại lõi này là một trong những cuộn cảm chế độ bình thường. Vật liệu ưa thích.

Bước 3 Xác định số vòng N và đường kính dây dw

Đầu tiên xác định các thông số kỹ thuật của CORE. Ví dụ: trong ví dụ này T18*10*7, A10, AL = 8230±30% thì:

N = √L / AL = √(3.07*106 ) / (8230*70%) = 23 TS

Đường kính dây dựa trên mật độ dòng điện từ 3 ~ 5A/mm2. Nếu không gian cho phép, mật độ dòng điện có thể được chọn càng thấp càng tốt. Giả sử dòng điện đầu vào I i = 1,2A trong ví dụ này, lấy J = 4 A/mm2

Khi đó Aw = 1,2 / 4 = 0,3 mm2 Φ0,70 mm

Cuộn cảm chế độ chung thực tế phải được kiểm tra qua các mẫu thực tế để xác nhận độ tin cậy của thiết kế, bởi vì sự khác biệt trong quy trình sản xuất cũng sẽ dẫn đến sự khác biệt về thông số của cuộn cảm và ảnh hưởng đến hiệu quả lọc. Ví dụ, việc tăng điện dung phân tán sẽ gây ra nhiễu tần số cao. Dễ dàng truyền tải hơn. Sự bất đối xứng của hai cuộn dây làm cho độ chênh lệch điện cảm giữa hai nhóm lớn hơn, tạo thành một trở kháng nhất định đối với tín hiệu chế độ bình thường.

Tóm tắt
1 >Chức năng của cuộn cảm chế độ chung là lọc nhiễu chế độ chung trên đường dây. Thiết kế yêu cầu hai cuộn dây có cấu trúc hoàn toàn đối xứng và các thông số điện giống nhau.

2 >Điện dung phân bố của cuộn cảm chế độ chung có tác động tiêu cực đến việc triệt tiêu nhiễu tần số cao và cần được giảm thiểu.

3 > Giá trị độ tự cảm của cuộn cảm chế độ chung có liên quan đến dải tần số nhiễu cần lọc và điện dung phù hợp. Giá trị điện cảm thường nằm trong khoảng từ 2mH ~ 50 mH.

Nguồn bài viết: In lại từ Internet

Huyềnge được thành lập vào năm 2009.máy biến áp tần số cao và thấp, cuộn cảm vàNguồn cung cấp ổ đĩa LEDđược sản xuất được sử dụng rộng rãi trong nguồn cung cấp năng lượng tiêu dùng, nguồn cung cấp năng lượng công nghiệp, nguồn cung cấp năng lượng mới, nguồn cung cấp năng lượng LED và các ngành công nghiệp khác.
Xuânge Electronics có danh tiếng tốt ở thị trường trong và ngoài nước, và chúng tôi chấp nhậnĐơn đặt hàng OEM và ODM.Cho dù bạn chọn một sản phẩm tiêu chuẩn từ danh mục của chúng tôi hay tìm kiếm trợ giúp về việc tùy chỉnh, vui lòng thảo luận về nhu cầu mua hàng của bạn với Xuge.

https://www.xgelectronics.com/products/

William (Tổng Giám đốc Kinh doanh)

186 8873 0868 (Ứng dụng Whats/We-Chat)

E-mail:sales@xuangedz.com

 liwei202305@gmail.com

 

(Giám đốc bán hàng)

186 6585 0415 (Ứng dụng Whats/We-Chat)

E-Mail: sales01@xuangedz.com

 

(Giám đốc tiếp thị)

153 6133 2249 (Ứng dụng Whats/Chúng tôi trò chuyện)

E-Mail: sales02@xuangedz.com


Thời gian đăng: 28-05-2024