共模電感的差模分量
環(huán)型磁芯整個(gè)周長(zhǎng)的截面積都是相等的,如果環(huán)形線圈沒(méi)有繞滿一周,或繞制不緊密,那么磁通就會(huì)從磁芯中泄漏出來(lái)。共模扼流圈有兩個(gè)繞組,這兩個(gè)繞組被設(shè)計(jì)成使它們所流過(guò)的電流沿磁芯傳導(dǎo)時(shí)方向相反,從而使磁場(chǎng)為0。芯體上的線圈一般不是雙線繞制,這樣兩個(gè)繞組之間就有相當(dāng)大的間隙,自然就引起磁通“泄漏”,泄漏的磁通在芯體外部形成閉合回路,形成差模電感。因此,針對(duì)每個(gè)繞組而言,它產(chǎn)生的磁通會(huì)可以分成兩部分:
2通過(guò)磁芯耦合到鄰近繞組的磁通。由于兩個(gè)繞組所產(chǎn)生的該部分磁通總是大小相等方向相反,因此其總合為0,對(duì)自感沒(méi)有貢獻(xiàn)。
2沒(méi)有耦合到鄰近繞組的磁通,該磁通流經(jīng)磁芯(繞組內(nèi)部)并經(jīng)空氣形成閉環(huán),即漏磁通(差模電感)。
U形共模電感的差模分量
現(xiàn)有的U形系列共模電感,因其優(yōu)良的繞制工藝、特殊的磁芯設(shè)計(jì),使其差模電感可以做得更大,同時(shí)寄生電容較小,從而使 EMI 的抑制能力更強(qiáng),這樣的優(yōu)點(diǎn)使U形系列的共模電感廣泛應(yīng)用于現(xiàn)有電源產(chǎn)品的 EMI 濾波線路中。
U形系列的漏感的形成,除了環(huán)形線圈沒(méi)有繞滿一周及繞制不緊密導(dǎo)致外,更重要的一個(gè)原因是磁芯的特殊尺寸設(shè)計(jì)造成。如上圖所示,磁芯的長(zhǎng)與寬的截面積SL與SW 設(shè)計(jì)得不一樣,SL的面積會(huì)接近2倍的 SW 的面積,當(dāng)經(jīng)過(guò)SL磁芯的磁力線要通過(guò) SW時(shí),因截面積減小,磁路變窄,磁阻變大,導(dǎo)致有一部分的磁力線無(wú)法通過(guò)SW在磁芯中形成閉合,從而通過(guò)空氣形成閉合磁力線,導(dǎo)致的漏感的增加,如下圖所示:
U形共模電感差模分量計(jì)算
共模電感的差模分量公式如下:
Lair_core 為空氣芯電感量;ueff 為棒狀電感(半個(gè)磁環(huán))的等效相對(duì)磁導(dǎo)率,是一個(gè)與磁芯相對(duì)磁導(dǎo)率有關(guān)的參數(shù),差模電感的等效相對(duì)磁導(dǎo)率是一個(gè)只跟磁芯幾何參數(shù)有關(guān)的量。
其中,le 為廠商所提供的環(huán)形磁芯的有效磁路長(zhǎng)度;d 為與磁芯有效截面 Ae 面積相等的圓的直徑。環(huán)形空氣芯的電感量計(jì)算公式如下:
差模磁通(漏磁通)并不是完全被束縛在磁芯里面,而是有兩部分組成:磁芯里面和磁芯外面,磁路長(zhǎng)度為:
其中,θ為繞組在磁芯上所覆蓋的長(zhǎng)度對(duì)圓心所張開的角度,差模電感量磁路長(zhǎng)度計(jì)算模型圖形如下:
然而漏磁通并不僅僅只存在于磁環(huán)的內(nèi)側(cè),同樣,磁環(huán)的外側(cè)也存在著一部分漏磁通,因此,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)上式修正為: