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啸叫产生原因及分析(一)---共模电感

来源 : www.penghaida.com   发布时间 : 2022/1/12 23:09:00

噪音

人耳能能听见的声波频率在20HZ-20KHZ上下,假如造成了人耳能可以听见的响声,那鼓励頻率基本上可以锁住。

有关噪音的造成缘故关键有下列几类:

1、假如电感的串联谐振在20Hz-20KHz中间,而输出功率在这里范畴内的情况下,电感便会噪音,人耳能就能听见了。一般情形下,假如开关电源电路工作中在额定值,其输出功率高过与设计方案值(高过可听范畴)同样,人耳能是听不见的。

开关电源电路为了更好地本身维护和开关电源电路的稳定性,大多数都是有“过流保护维护电源电路”,如下图2降血压转化器应用过流保护维护电源电路。当开关电源电路满载或负载的情况下,过流保护维护电源电路会立刻调节电源开关pwm占空比,或是马上终止电源开关工作中,直到检验负荷电流在规范范畴内时,才重启一切正常的工作中电源开关。这从终止电源开关到重新启动电源开关的时间周期恰好是几kHz的頻率,造成输出功率更改,小于设计方案值。

2、假如电感早已焊在电路板上,可是电感线圈没有用固定不动好,是移动的,那样或会造成电感噪音。要避免,可以使用液态水性漆或RTV有机硅树脂,涂在电感线圈上。假如电路板上可能用很多电感,可以先将变压器铁芯和绕阻真空泵工作压力上漆,把全部变压器铁芯和转圈都是在漆里边,再固定不动在电路板上,那样都能够减少噪声。

电感在运行时,上边会根据脉冲电流,如果有20Hz-20kHz这一频率段的电源开关鼓励电流,电流流过线圈,线圈的匝与匝中间上的电流由于同方向而电磁场相互排斥,会造成线圈产生轻度的间隔偏位,电源开关电流消退时,线圈部位又会恢复正常,这般一来一往中间,假如线圈输电线未固定不动,则线圈颤动震动空气压缩,便会产生内腔噪声造成噪音。

3、磁心原材料的涡流损耗伸缩式也会造成相近问题。当电感线圈隙中存在电磁能时,会造成震动并造成噪声。这类噪声将来源于电感器的磁密原材料和等效电路几何图形样子。依据负荷状况,頻率和构件转变,可听噪声的总数会各有不同。如果是这状况,可考虑到改成铁氧体磁芯。铁氧体磁芯是关键由铁(Fe)、锰(Mn)和锌(Zn)三种化学元素构成,通常被称作锰锌铁氧体。圆形铁氧体磁芯因为沒有磁密,且截面一致,因而电流磁效应很高。一般好几百kHz的电源开关頻率,铁氧体磁芯电感是没毛病的。

响声的实质是一种噪声,由震动造成。噪声又分构造噪声和内腔噪声,最后传入耳朵里来的是构造震动而空气压缩或内腔噪声里的空气压缩震动耳鼓膜产生。

1、减少负荷电流或拆换输出功率略微大点的DC-DC。

2、从源头上处理pwm占空比的不稳定,一般是操纵环城路的小数据信号被噪声影响,DC/DC 的pwm占空比必须调整到很平稳。

3、拆换电感,调整电容器,也会改进,但肯定清除不容易。

4、丙纶长丝(最好是环氧树脂胶类的硬质的打胶原材料),浸好后,放进真空干燥器真空包装,将里边的汽泡挤出。干固后不容易再变形震动。

一、共模电感(Common Mode Choke)

共模电感(Common mode Choke),也叫共模扼流线圈,常见于电脑上的开关电源电路中过虑共模的干扰数据信号。在主控板设计方案中,共模电感也是起EMI滤波电路的功效,用以抑止快速电源线造成的无线电波向外辐射源发送(针对共模数据信号造成的大电感具备抑制效果,对差模数据信号造成的不大的漏电感几乎失灵)。

二 、共模电感原理

基本原理是流过共模电流时磁芯中的磁通互相累加,进而有着非常大的电感量,对共模电流具有抑制效果,而当两线圈流过差模电流时,磁芯中的磁通互相相抵,几乎沒有电感量,因此差模电流可以无损耗地根据。因而共模电感在均衡路线图里能合理地抑止共模电磁干扰,而对路线一切正常传送的差模数据信号无危害。

共模电感缠线方法(1)两条线并绕 (2)二根线分离线圈电感

二种线圈电感方法的特性:

1、多线并绕(Bifilar)

(1)开关电源:运用于低电压

(2)数据信号:仅运用于低速档数据信号

(3)Low leakage inductor:低漏电感

(4)运用于低电压:42V AC/ 80V DC

2、两条线按段绕阻(sectional)

(1)开关电源:运用于髙压

(2)数据信号:低快速数据信号

(3)运用较大工作电压:250V AC / DC

(4)High Leakage Inductor

两条线按段绕阻适用开关电源。

三、有关电感的数值

1、双并线可以了解成2个电感的并接,计算方法如下所示:

电感并接公式计算:

在其中M为互感器: ,彻底藕合时K=1

2、针对两条线按段绕阻

依据磁芯电感量的计算方法:

在其中N=线圈线圈匝数 ; =截面; = 等效电路长短

留意 N 有平方米的,一组线圈的圈数是N, 则2组线圈的圈数是 2N,将2N带入到公式计算中分子结构有 4N², 换句话说电感量为 4 倍。

3、共模及其差模电感量的测算

假如把全部线圈划开分成左右两一部分(L1和L2)。显而易见,流过L1的共模电流和流过L2的共模电流造成磁通互相累加,总磁通提升。L1和L2除开电磁感应之外也有互感器,L1的电感量除开自身的电感外还需要再加上L2的互感器,相反L2也一样。

L1的磁通会使L2造成互感器感应电动势,互感器电动势的方向一直要阻拦磁通的提升,因此在L2中造成和共模电流方位反过来的电流,L2的共模电流被相抵,相反,L1对L2的互感器电流也是与L1的共模电流方位反过来,换句话说L1的共模电流被相抵。

如下图为共模和差模中间的差别

假定流过L1的电流为i1,流过L2的电流为i2,依据电磁感应公式计算

则L1的合理电感为:

针对共模电流 ,有:

对于差模电流 ,有: