Расчет синфазного дросселя: Расчет фильтра синфазной помехи источников питания для ШИМ

Сетевой фильтр – последний барьер в импульсном источнике питания

При использовании импульсного источника питания на его первичной стороне возникают кондуктивные помехи, которые проникают в питающую сеть и могут привести к сбоям другого оборудования, подключенного к этой же сети. Они могут наводиться на оборудование, которое получает питание от этой сети. Сетевые фильтры, подавляющие генерируемые радиопомехи, можно легко разработать с использованием пассивных компонентов, например сетевых дросселей с компенсацией токов утечки и конденсаторов X/Y. В статье описывается разработка однофазного сетевого фильтра.

Паразитные токи на входе импульсного источника питания

Паразитные токи создают падение напряжения радиопомех на компонентах электрической цепи. На рисунке 1 показано, как протекают эти токи в импульсном источнике питания.

Активная составляющая высокочастотного тока i_DM протекает через первичную цепь источника питания. Частота этого тока равна рабочей частоте импульсного регулятора, что приводит к появлению дифференциальной помехи. Из-за быстрых коммутационных процессов в полупроводниковых компонентах (как правило, в MOSFET), возникают высокочастотные колебания и паразитные эффекты. Дифференциальный ток протекает со стороны сети электропитания L через выпрямительный мост и по первичной обмотке изолирующего трансформатора, MOSFET и нейтральному проводнику возвращается в сеть. Ключ установлен на охлаждающий его радиатор, подключенный к защитному земляному проводнику РЕ.

Возникшая емкостная связь между радиатором и стоком ключа приводит к появлению синфазной помехи. Синфазный ток i_CM возвращается по заземляющей линии РЕ на вход импульсного источника питания, где снова через паразитную емкость создает помехи в линии L и нейтральной линии N. Ток i_CM протекает по обеим линиям сетевого питания и выпрямительный мост, где снова наводит помеху на заземляющую линию РЕ из-за паразитной связи с радиатором.

Расчетный спектр шума

Выпрямленное сетевое напряжение прикладывается к участку сток–исток. Пиковый уровень этого напряжения определяется следующим образом:

V_P = 230 В • √2 = 325 В.

В рассматриваемом случае используется импульсный источник тока с частотой 100 кГц. На этой частоте синхросигналы следуют с интервалом 10 мкс, а их длительность составляет 2 мкс. Следовательно, коэффициент заполнения:

Исходя из того, что импульсы тока через выпрямительный мост имеют трапециевидную форму, можно приблизительно определить спектр ЭМС в отсутствие сетевого фильтра и без преобразования Фурье. Сначала установим первую угловую точку для спектральной плотности амплитуды.

Первая частота среза, ограничивающая спектральную плотность амплитуды, определяется следующим образом:

F_CO1 = n_CO1 • f_CLK = 1,592 • 100 кГц = 159,2 кГц.

Таким образом, можно определить амплитуду первой гармоники:

Предположив, что емкость паразитной связи CP между импульсным источником питания и заземлением равна 20 пФ, можно установить величину синфазного тока первой гармоники I_CM1:

Напряжение радиопомехи V_CM измеряется с помощью эквивалента цепи (LISN) и приемника для измерения ЭМС. Поскольку входной импеданс измерительного приемника величиной 50 Ом включен параллельно выходному импедансу эквивалента цепи 50 Ом, суммарный импеданс Z соединения равен 25 Ом. Рассчитаем измеряемое напряжение радиопомехи V_CM:

V_CM = Z ∙ I_CM1 = 25 Ом ∙ 2,6 мА = 0,065 В.

В единицах дБмкВ получаем:

Расчеты показывают, что возможно появление больших радиопомех. Для оценки их уровня можно воспользоваться, например, стандартом EN 55022. В диапазоне частот 0,15–0,5 МГц этот стандарт определяет допустимый квазипиковый уровень помех в пределах 66–56 дБмкВ. На рисунке 2 представлен результат измерения напряжения кондуктивной радиопомехи импульсного источника питания в отсутствие сетевого фильтра. Очевидно, что в данном случае без фильтра не обойтись.

Проектирование сетевого фильтра

На рисунке 3 представлена схема простого однофазного сетевого фильтра. Компания Würth Elektronik выпускает разные модели сетевых дросселей, в т. ч. серии WE-CMB, для реализации сетевых фильтров. Как правило, дроссель состоит из кольцевого марганцево‑цинкового сердечника с двумя раздельными обмотками, намотанными в противоположных направлениях.

На рисунке 4 показан внешний вид дросселя WE-CMB. В этом случае он работает как катушка фильтра, которая противодействует току, уменьшая его амплитуду. Необходимо выбрать синфазный дроссель с как можно меньшей собственной резонансной частотой (СРЧ) в диапазоне самых низких частот, т. к. в рассматриваемом случае используется источник питания с очень низкой частотой импульсов. Выбор минимально возможной СРЧ обеспечивает хорошее подавление сигнала в диапазоне нижних частот.

На рисунке 5 представлена характеристика дросселя WE-CMB размером XS с индуктивностью 39 мГн в 50‑Ом системе.

Характеристики подавления помех в синфазном и дифференциальном режимах отличаются друг от друга (см. рис. 5). В синфазном режиме максимальная величина подавления сетевым дросселем WE-CMB достигается на частоте 150 кГц. Однако с дальнейшим увеличением частоты подавление ослабевает. Возникает необходимость в использовании конденсаторов X и Y, поскольку помеху следует подавлять до частоты 30 МГц. Конденсатор Х устанавливается до и после сетевого фильтра для блокирования дифференциальных помех со стороны сети и импульсного источника питания. Индуктивность рассеяния дросселя WE-CMB вкупе с конденсатором Х образует фильтр низкой частоты, который уменьшает дифференциальные помехи и последующие синфазные помехи.

В рассматриваемом случае были выбраны два конденсатора Х емкостью по 330 нФ. Их собственная резонансная частота составляет около 2 МГц.

Из соображений безопасности резистор следует установить на стороне электрической сети параллельно конденсатору Х, который будет разряжаться после отсоединения источника питания от сети. Перед сетевым фильтром также устанавливается варистор, чтобы закоротить перенапряжение в переходном процессе. С этой задачей успешно справятся дисковые варисторы серии WE-VD от Würth Elektronik. Для защиты от перегрузок перед варистором устанавливается плавкий предохранитель. Защита срабатывает в случае короткого замыкания варистора. Конденсаторы Y применяются для последующего подавления синфазных помех. В сочетании с дросселем WE-CMB они определяют частоту среза f₀ в соответствии с уравнением «Томсона»:

Чтобы уровень помех был ниже допустимого 66 дБмкВ (при 150 кГц), требуется обеспечить подавление величиной 40 дБ, что соответствует двум декадам в логарифмическом представлении. Для расчета емкости конденсатора Y используется преобразованное уравнение колебаний:

Поскольку требуются два конденсатора Y, расчетное значение делится пополам. Эти конденсаторы позволяют вернуть синфазную помеху от импульсного источника питания к заземлению. В зависимости от типа устройства допускается, чтобы ток утечки был в диапазоне 0,25–3,5 мА, а емкость не превышала 4,7 нФ. С учетом этих требований выбираются два конденсатора Y с номинальным значением емкости из ряда E12 и емкостью 2,2 нФ. На рисунке 6 представлен результат измерения схемы при использовании такого сетевого фильтра.

Использование сетевого фильтра с расчетными параметрами позволяет успешно пройти испытания на подавление напряжения помехи. Разность между соответствующими предельными значениями помехи и результатами измерений квазипиковых и средних значений на частоте 150 кГц превышает 10 дБ. Эта величина значительно возрастает в остальной части отведенного диапазона.

Оптимизация сетевого фильтра

Чтобы в еще больше мере обеспечить подавление помехи в диапазоне нижних частот, можно заменить два конденсатора Х емкостью 330 нФ двумя конденсаторами Х емкостью 1,5 мкФ. На рисунке 7 представлены результаты измерения схемы с оптимизированным сетевым фильтром.

В результате изменения емкости конденсаторов напряжение радиопомехи в диапазоне нижних частот уменьшилось приблизительно на 15 дБ, что увеличило отношение сигнала к шуму.

Использование сетевого фильтра без дросселя

Часто на начальных этапах проектирования возникает соблазн обойтись без синфазного дросселя, задействовав только конденсаторы Х и Y. Однако такой подход не соответствует принципу использования сетевого фильтра для нейтрализации тока помехи с помощью элемента фильтра с большим импедансом. На рисунке 8 представлены результаты измерения напряжения радиопомехи в схеме с тем же фильтром, но без синфазного дросселя.

Как и ожидалось, в отсутствие сетевого дросселя WE-CMB радиопомехи в диапазоне нижних частот в значительной мере увеличиваются. На 200 кГц квазипиковое значение уровня помех составляет около 78 дБмкВ, а средняя величина – 60 дБмкВ. Результаты измерений квазипиковых и средних значений показывают, что уровень помех превышает допустимый до частоты 600 кГц. Таким образом, использование сетевого фильтра без дросселя недопустимо.

Дополнительный дифференциальный фильтр

Если дросселя WE-CMB и конденсаторов Х недостаточно для подавления дифференциальной помехи, используется дополнительный дифференциальный фильтр, состоящий из двух последовательно соединенных катушек. На рисунке 9 показана схема такого сетевого фильтра.

Катушки серий WE-TI HV и WE-PD2 HV или WE-SD компании Würth Elektronik в полной мере пригодны для подавления в дифференциальном режиме. В случае ВЧ-помех рекомендуется использовать компоненты серии WE-UKW. Для расчета параметров этих катушек применяется уравнение «Томсона». Если необходимо, чтобы каждая катушка обеспечила подавление 40 дБ на декаду, частота среза должна составлять 1/10 от рабочей частоты. Для расчета катушки используются то же значение емкости конденсаторов Х:

Поскольку катушки для подавления дифференциального тока установлены последовательно, расчетная величина делится надвое. Ближайшее наибольшее значение индуктивности WE-TI HV равно 470 мкГн. При выборе катушки для подавления дифференциальных помех ее номинальный ток должен намного превышать номинальный ток импульсного источника питания.

Выводы

Итак, импульсному источнику питания недостаточно сетевого фильтра без синфазного дросселя. Одни только конденсаторы не способны полностью подавить излучение помех – перед сетевым фильтром необходимо установить дополнительные дроссели, которые помогают подавить дифференциальный шум. При использовании сетевого фильтра уровень всех помех становится ниже допустимого значения, что позволяет импульсному источнику питания успешно пройти испытания на электромагнитную совместимость.

Качественный фильтр сетевых помех для аудио + своими руками

В последние годы ваш HiFi или даже High-End аудио комплекс всё меньше радует детальностью, сочностью и прозрачностью звучания? Вы подумываете обновить всю систему? Или вы уже подыскиваете качественный сетевой фильтр? Если последнее – вы на верном пути 😉

Посчитаем?

В этом веке количество источников электромагнитных помех в наших домах растёт по экспоненте. Оглядитесь, попробуйте посчитать, сколько на вид безобидных лёгких и маленьких зарядных устройств, экономичных ламп, “электронных трансформаторов” для галогенок, компьютеров, принтеров, и прочей электроники с питанием от сети и/или всевозможными “зарядниками” пришло в ваш дом за последнее десятилетие? Пальцев не хватило, даже вместе с ногами, женой и… то-то! 🙂

Сегодня пожалуй 95% источников сетевого питания построены на базе высокочастотного преобразователя и не используют старые громоздкие и тяжёлые, гудящие трансформаторы на 50 (60) Герц. Ура, партия зелёных торжествует: большинство таких преобразователей весьма экономичны, компактны и… каждый такой импульсный блок питания а) свистит на частоте преобразования и гармониках и б) создаёт броски зарядного тока во входном выпрямителе (весьма широкополосная помеха – и прямиком в сеть).

В по-настоящему качественных (и дорогих) импульсных источниках питания с помехами борются весьма успешно, но всё равно недостаточно, чтобы весь производимый ими электромусор остался незаметным для чувствительных ушей меломана. Да что там меломаны… У нас в доме старый добрый 39-мегагерцовый радио-телефон. Постепенно он начал гудеть и жужжать так, что я серьёзно собирался сменить аппарат. Но пользуемся мы им относительно редко и проблема однажды решилась сама собою, когда я в погоне за красивым звуком повырубал к чертям все импульсные блоки питания вкупе с компьютерами в доме. После того эксперимента, кстати, и появились у нас вот эти бочёнки.

Так что же покупить?

В этой статье я не подскажу, какой сетевой фильтр надо покупать. Причины две: за разумные деньги я не встречал адекватных фильтров; а те фильтры, что я мог бы порекомендовать – стоили совершенно несообразно, да и места занимали много больше, чем выполняемая ими функция того требует. Тем не менее решение существует: для умелых рук – собирать фильтры самому, и я постараюсь разъяснить его работу настолько, что любой, кто дружен с паяльником, сможет снабдить свою аппаратуру адекватной защитой от электромагнитных помех, проникающих из питающей сети. Если же вы не имеете возможности, либо желания дышать канифолью – покажите статью товарищу, который сможет вам помочь.

Грамотные производители должны были всё предусмотреть!

Фиг-вам! (изба такая индейская (с) кот Матроскин)

Открываем CD-проигрыватель, купленный в своё время за шесть сотен “зелёных”. И что мы видим: рудиментарный сетевой фильтр тут имеется, но увы, лишь нарисованный шелкографией на плате, на дросселе и конденсаторах сэкономили. Вполне допускаю, что в их комнатах прослушивания, с идеальной фильтрацией питания, фильтр тот был и не нужен – не услышали “гуру” разницы от отсутствия фильтра. Ну и внесли “рацуху” – пошёл аппарат в массы голенький и беззащитный супротиву нового поколения электронных домов…

За работу!

В принципе, качественные фильтры промышленность выпускает. Только стОят они опять же дороговато. Этакие полностью экранированные коробочки со схемкой на боку. Катушечки там, конденсаторчики. Давайте же разберёмся, что там для чего, и соберём сами из доступных деталюх. Кстати, в пику аудиоманьякам я утверждаю, что грамотный сетевой фильтр в устройстве, собранный из качественных обычных (не аудиофильских) компонентов – гораздо эффективнее и “звучит” лучше, нежели любые самые эзотерические кабели питания, а так же и большинство “аудиофильских” же фильтров питания. Спорим? 😉

Скажи мне, кто твой враг

1) Дифференциальное напряжение помехи. Это такой “вредный” сигнал, который приходит вместе с “полезным” напряжением питания (или сигналом), его измеряют между двумя соединительными проводниками, “горячим” и “общим” проводами, или проще говоря – между двумя шинами питания.

2) Синфазное напряжение помехи. Этот сигнал измеряется между корпусом прибора (землей) и любым соединительным проводником. Особенность этой помехи в том, что она будет идентична на обоих проводах питания, т.е. в отличие от дифференциальной помехи её не поймать между проводами и она просачивается внутрь в обход обычных фильтров.

Блокировочный конденсатор

Конденсатор шунтирует дифференциальные ВЧ помехи и не пускает их дальше в аппарат. Надо не забыть разрядить его при выключении аппарата, а то взявшись нечаянно за вилку можно получить весьма ощутимую “мотивацию”. Для этого ставим резистор, мирно греющийся в нормальном режиме работы. Ох не водить мне дружбы с “зелёными”…

Дроссель

Индуктивность (обыкновенный небольшой дроссель) формирует уже Г-образный LP фильтр с совместно с конденсатором. Конкретная частота среза фильтра нас не очень интересует. Дроссель потолще (лишь бы был рассчитан на _постоянный_ ток в несколько раз выше тока, потребляемого аппаратом), конденсатор побольше на напряжение не менее 310 вольт – и все довольны.

Синфазный трансформатор

Обмотки в таком трансформаторе идентичны и включены встречно, таким образом он беспрепятственно пропускает всё, что приходит как разница потенциалов между L и N. Иначе можно объяснить так: нормальный ток нагрузки создаёт встречные идентичные поля в сердечнике, которые взаимно компенсируются. Тогда зачем это всё – спросите вы?

Сердечник такого трансформатора остаётся неподмагниченным основной нагрузкой. Если же представить себе провода питания L и N вместе как один провод – то мы имеем немалую индуктивность на пути уже синфазной помехи, т.е. всего того, что наводится на обоих проводах одновременно. Провода же те, будь то обычный кабель питания за доллар, или экзотическое аудиофильское чудо – суть антенна, принимающая и станцию “Маяк”, и всё, что излучают домашние электронные вонючки. Внутри же аудио агрегата нам и синфазная помеха ни к чему: через емкостную связь она может проникать в кишочки наших любимцев весьма агрессивно.

Два маленьких компаньона

Два маленьких конденсатора в компанию синфазному трансформатору. Они закорачивают на защитное заземление именно синфазную помеху и создают уже вкупе с синфазным трансформатором тоже своего рода Г-образный фильтр для синфазной помехи, не пускают её дальше в аппарат. Без них синфазная помеха, пусть и встретившая на своём пути немалое сопротивление нашего трансформатора – всё равно пойдёт искать свою жертву внутрь аппарата.

Антизвон

Антизвонная цепочка, или RC-цепь Цобеля. Несколько мистический зверёк, но очень полезный. Тут совместно с первичной обмоткой трансформатора в аппарате мы формируем колебательный контур с низкой добротностью, чтобы “поймать” то, что “выскочит” из первички при отключении питания. Искрогаситель. Защита остального фильтра и самого трансформатора от ЭДС самоиндукции при отключении в неудачный момент (при большом токе через первичку). Он так же вносит свою лепту в перевод ВЧ помех в тепло.

Не было бы конденсатора – такой низкоомный резистор просто взорвался бы от напряжения сети. Не было бы резистора – получили бы относительно высокодобротный контур совместно с первичкой и/или дросселем фильтра.

Другой взгляд: привносим чисто резистивную и весьма низкоомную составляющую импеданса нагрузки на ВЧ… Кто может объяснить лучше – милости прошу, помещу “в книжку” с сохранением авторства 😉

#ground_loop

Разрываем контур заземления

Резистор в параллель со встречно включенными диодами. В другой версии это мог бы быть дроссель. Включено это дело между защитным заземлением и корпусом прибора. Зачем, спросите вы – это, вроде, к фильтрации помех никакого отношения не имеет? Давайте разбираться.

Встречно включенные диоды успешно закоротят любую сильноточную утечку внутри корпуса прибора (коротыш какой, пробой) на защитное заземление. Тем самым мы соблюдаем требования техники безопасности: в случае аварии на корпусе прибора не должно появится опасного для жизни и здоровья человека напряжения. При этом диоды “разрывают” цепь для небольших напряжений.

Резистор создаёт путь для небольших токов. Если бы его не было, а внутренности прибора неплохо отвязаны от земли, то даже небольшие утечки создавали бы избыточный размах напряжения на корпусе относительно земли, и через емкостные связи это всё проникало бы в прибор.

Так для чего же всё-таки “отвязывать” защитную землю от корпуса? Дело в том, что на защитном заземлении могут наводиться напряжения: например той самой синфазной помехой, что мы отфильтровываем. Так же, увы, нередко встречается такая разводка сети, когда защитное заземление одновременно является и возвратным проводом для собственно напряжения сети. В этом случае даже на небольшом сопротивлении проводки немалый ток потребления создаёт ощутимое падение напряжения. Все эти факторы могут “разогнать” в нормальных условиях до десятков и даже сотен милливольт разницы потенциалов между защитными заземлениями разных агрегатов. Теперь, если мы передаём аудио-сигнал через соединения, заведённые одним проводом на корпус (RCA разъёмы “колокольчики”, к сожалению так популярные в бытовом HiFi), то эта самая разность потенциалов между корпусами приборов будет напрямую замешана в сигнал.

Итого, отвязывая корпус прибора (а в большинстве случаев это значит – и сигнальную землю оного) от защитного заземления, мы тем самым ощутимо уменьшаем замешивание любых “чудачеств”, что могут случиться в розетке – прямиком в сигнал. Конечно же, уважающий себя любитель качественного звуковоспроизведения будет использовать исключительно балансные соединения, иммунные к синфазной помехе. Только, увы, у меня ещё не все аппараты соединены исключительно балансными кабелями. А как с этим дело обстоит у вас, дорогой читатель? 😉

Собираем

Выключатель питания пристроен по принципу – где меньше искра будет. В остальном фильтр не сильно отличается от того, что ставят в дорогих компьютерных блоках питания. Кстати, оттуда же можно и детальками разжиться.

Тот фирменный аппарат, что я упомянул вначале статьи, тоже получил свою дозу фильтрации, подробности здесь.

А ещё лучше – можно?

Можно! Экстремалы включают “встречно” огромные трансформаторы и фильтруют всё в низковольтной части. Результат несколько лучше, бюджет – на порядки выше.

Так же мы опустили MOV (варисторы) “искрогасители” и прочие устройства защиты от импульсных перенапряжений. Этим как раз занимаются все подряд сетевые фильтры за десять баксов. Опять же можно из компьютерного БП вытащить и поставить на входе, сразу за предохранителем. Качества звука это не добавит, но может спасти аппарат в грозу. Так же варистор способен уберечь конденсаторы фильтра от деградации, хоть бы они и были “самовосстанавливающимися”. Постепенная деградация фильтров связана с нефатальными пробоями, вызванными кратковременными бросками напряжения сети, неизбежными при наличии коммутируемой индуктивной нагрузки, и кстати, совсем не обязательно в самом защищаемом аппарате.

Если аппарат очень мощный – нелишним будет терморезистор или более сложная схема плавного старта, чтобы не поубивать проводку во всём доме в момент включения аппарата током заряда огромных банок фильтров питания…

Если знаете, как сделать ещё лучше – напишите в комментариях!

Что дальше?

Неужели вы добрались так далеко? 😉 Значит статья чем-то заинтересовала. Тогда может и кто-то из друзей и знакомых скажет Вам спасибо за ссылочку на эту статью, или “лайк” в любимой соц-сети…

Если же вы действительно цените качественное звуковоспроизведение, не омрачаемое всевозможными помехами из электросети – у нас есть готовое решение для вас: набор для самостоятельной сборки качественного сетевого фильтра для аудио-аппаратуры.

Или возможно, вы захотите подарить своему лучшему другу – меломану недорогой подарок, за который он будет вам искренне благодарен? 😉 Взвесьте все за и против, и примите верное решение! Сетевой фильтр в вопросах и ответах.

– CET Technology

КОНСТРУКЦИЯ ДРОССЕЛЯ / ИНДУКТОРА ОБЩЕГО РЕЖИМА

Синфазный дроссель – один из многих типов индукторов. Синфазный дроссель обычно используется в источнике питания для фильтрации шума из входящего сетевого напряжения. Импеданс – самый важный аспект дросселя синфазного режима.

Импеданс катушки индуктивности обычно указывается как минимум (в Ом) на желаемой частоте. Требуемую индуктивность можно рассчитать по следующей формуле:

Где:

Xs = полное сопротивление в Ом (Ом)

F = частота в герцах (Гц)

Ls = индуктивность в Генри (Гн)

Приведенная выше формула дает вам минимальную индуктивность, необходимую для достижения необходимого импеданса.

Теперь, когда у вас есть индуктивность, следующие шаги:

Шаг первый: определите размер провода.

Сечение провода может быть определено на основе практического правила: 500 круговых милов на ампер:

Где:

Aw = номинальное сечение провода

I = ток в амперах

Номинальное сечение провода указано в технических паспортах производителя провода. Например,

http://www.elektrisola.com/enamelled-wire/technical-data-by-size/nema-mw1000c.html

Шаг второй: выберите ядро.

Правильный выбор ядра – это метод проб и ошибок. Обычно используется ферритовый материал с проницаемостью 5000 или выше. Сердечник также должен быть достаточно большим, чтобы в него могло поместиться количество витков нужного вам калибра. Каждая обмотка должна укладываться в один слой с разных сторон сердечника, чтобы между ними было достаточно места для размещения прокладки (обычно 3 мм).

Шаг третий: подсчитайте количество витков.

Требуемое количество оборотов определяется по формуле: Где:

L = индуктивность в генри

T =

A _л = – значение Al сердечника (указано в листах данных сердечника от производителя сердечника)

Пример конструкции:

Известные требования: Требуется полное сопротивление 377 Ом на частоте 50 кГц в цепи, несущей ток 2 А.

Требуемая минимальная индуктивность: Чтобы узнать размер провода: Из таблицы проводов 20AWG имеет номинальную площадь 1024 см, поэтому выберите 20AWG. Общий максимальный диаметр для 20AWG составляет 0,0666 дюйма с одинарной изоляцией.

Если мы выберем сердечник с Al = 12080nH / T ² и внутренним диаметром 0,57 дюйма, необходимое количество витков составит:

T = 99,3 оборота

T = 10 оборотов

Две обмотки по 10 витков, каждая из которых использует провод размером 20AWG, подходят для сердечника с внутренним диаметром 0.57 дюймов и оставьте место для проставки 3 мм.

Тогда готово!

Руководство по пониманию синфазных дросселей

Что такое синфазный дроссель?

Синфазный дроссель – это электрический фильтр, который блокирует высокочастотный шум, общий для двух или более линий данных или линий электропередач, позволяя проходить желаемому постоянному или низкочастотному сигналу.Синфазный шумовой ток (CM) обычно исходит от таких источников, как нежелательные радиосигналы, неэкранированная электроника, инверторы и двигатели. Если не фильтровать этот шум, он создает проблемы с помехами в электронике и электрических цепях.

Как работают синфазные дроссели?

В нормальном или дифференциальном режиме (одиночный дроссель) ток проходит по одной линии в одном направлении от источника к нагрузке и в противоположном направлении по обратной линии, замыкающей цепь.В синфазном режиме шумовой ток проходит по обеим линиям в одном направлении

В обычном режиме ток в группе линий движется в одном направлении, поэтому объединенный магнитный поток складывается для создания противоположного поля, блокирующего шум, как показано красными и зелеными стрелками в сердечнике тороида, показанном на , рис. . В дифференциальном режиме ток проходит в противоположных направлениях, а поток вычитается или нейтрализуется, так что поле не противоречит сигналу нормального режима.

Как выбрать синфазный дроссель?

Основными критериями выбора синфазного дросселя являются:

• Требуемый импеданс: какое ослабление шума необходимо?
• Требуемый частотный диапазон: В какой полосе частот находится шум?
• Требуемый ток: какой ток в дифференциальном режиме он должен выдерживать?

Какие типы синфазных дросселей производит компания Coilcraft?

Coilcraft разрабатывает и производит множество синфазных дросселей для многих приложений.Выберите категорию ниже или воспользуйтесь одним из наших инструментов, чтобы найти правильный дроссель общего режима для вашего приложения.

Дроссели EMI для высокоскоростной и сверхскоростной линии передачи данных

Coilcraft USB, RA6870 и CM1394 высокоскоростные и сверхскоростные синфазные дроссели линии передачи данных эффективно снижают синфазный шум в высокоскоростных интерфейсах, таких как USB 2.0, USB 3.1 Gen 1, HDMI, IEEE 1394, LVDS, HDBaseTTM, MOST® шина и т. д. Они поддерживают отличную целостность сигнала для высокоскоростной связи с частотой среза дифференциального режима -3 дБ до 6.5 ГГц. Большинство из них обеспечивают ослабление синфазного сигнала более 30 дБ на частоте 500 МГц и 25 дБ в диапазоне ГГц.

Синфазные дроссели электромагнитных помех линии передачи данных

Coilcraft CJ5100, CQ7584 и CR7856 предназначены для ослабления синфазных помех на частотах до 100 МГц. Серия PDLF может снизить шум в 32 раза от 15 МГц до 300 МГц и доступна в версиях с 2, 3 и 4 линиями. Серия PTRF оптимизирована для требований FCC и ITU-T (ранее CCITT).Эти детали обеспечивают затухание от 15 до 25 дБ, импеданс более 1000 Ом и изоляцию 1500 В между обмотками. M2022 может подавлять синфазный шум до 500 МГц в компактном корпусе 1812.

Синфазные дроссели электромагнитных помех линии передачи данных / питания

Coilcraft LPD, MSD и PFD – это низкопрофильные, миниатюрные дроссели синфазного режима, занимающие мало места, которые можно использовать для ослабления синфазного шума или дифференциального шума в приложениях как для передачи данных, так и для линий электропередач.

Дроссели электромагнитных помех синфазного тока линии электропередачи поверхностного монтажа

Coilcraft выпускаются в различных размерах и корпусах.Они предназначены для устранения синфазного шума, проводимого в линии переменного тока, в широком диапазоне частот с изоляцией до 1500 В среднеквадратического значения. Эти синфазные дроссели могут работать в широком диапазоне токов от 0,06 до 15 ампер, обеспечивая ослабление там, где требуется фильтрация линии, например, в импульсных источниках питания.

Дроссели ЭМП синфазного тока через отверстие в линии электропередачи

Coilcraft предназначены для устранения синфазных помех, проводимых в линии, в широком диапазоне частот.BU9S и BU9HS идеально подходят для сигнальных линий; остальные БУ могут использоваться в импульсных источниках питания и цепях питания. Для низкопрофильных применений фильтры BU9 и BU9S доступны в горизонтальной конфигурации, что снижает их высоту до менее чем полдюйма (12,5 мм).

CMT Синфазные дроссели EMI

Coilcraft CMT предназначены для обеспечения наивысшего сопротивления синфазного сигнала в самом широком диапазоне частот. Эти детали идеально подходят для любых приложений, требующих высокого напряжения смещения постоянного тока, и хорошо подходят для использования в импульсных источниках питания.Эти синфазные дроссели наиболее эффективны при фильтрации питающих и обратных проводов синфазными сигналами одинаковой амплитуды. Катушки индуктивности дифференциального режима доступны для фильтрации сигналов, не совпадающих по фазе, или сигналов с неравномерной амплитудой.

Примечания к приложению

Инструменты

Искатель синфазного дросселя

Что дальше?

Подробнее: Начало работы Серия

Краткое знакомство с синфазным дросселем и его применением

В этой статье рассматриваются основы простого синфазного дросселя и его применения.

Дроссель – это силовой магнитный компонент, который используется в электронных схемах. Это индуктор, который используется для блокировки высокочастотного переменного тока (AC) в цепи, позволяя пропускать более низкие частоты или постоянный ток (DC). Дроссель обычно состоит из изолированного провода, намотанного на магнитопровод.

Название не возникло из ниоткуда – «подавление» означает блокировку высоких частот при одновременном разрешении более низких частот.Если устройство используется для блокировки, это называется дросселем. Однако, если устройство используется в фильтрах или LC-цепях, его называют просто индуктором.

Существует два различных типа дросселей: звуковые дроссели (AFC) и радиочастотные дроссели (RFC). AFC разработаны, чтобы специально блокировать звуковые частоты и частоты линии питания, позволяя проходить постоянному току. С другой стороны, RFC спроектированы так, чтобы блокировать только радиочастоты, позволяя при этом пропускать постоянный ток и аудио.

Синфазные дроссели используются для предотвращения электромагнитных помех (EMI) и радиочастотного интерфейса (RFI) от линий электропитания, а также для предотвращения сбоев в работе электронного оборудования.

Применение синфазных дросселей

Итак, теперь, когда вы знаете, что такое дроссель, для лучшего понимания мы объясним несколько приложений.Что касается автомобилей, то в шинах Controller Area Network (CAN) используются дроссели синфазного тока. Шина CAN – это устройство, которое позволяет микроконтроллерам и другим устройствам обмениваться данными друг с другом без главного компьютера. При разработке системы CAN необходимо соблюдать многочисленные стандарты EMI (электромагнитные помехи) и ESD (электростатический разряд), а также пытаться повысить надежность и уменьшить размер продукта. Синфазный дроссель может обеспечить защиту шины от помех EMI и ESD.

Если вы посмотрите на многие из ваших USB-кабелей, лежащих вокруг, вы увидите дроссель на контактах разъема кабеля. Этот дроссель используется для подавления высокочастотного шума в электронных схемах. Этот тип дросселя называется ферритовым дросселем или ферритовым дросселем. Синфазные дроссели могут использоваться в различных отраслях промышленности, таких как промышленные, электронные и телекоммуникационные приложения, такие как линии IEEE1394 для ПК, связь между панелями для ЖК-панелей и противодействие синфазному шуму, влияющему на сигналы в высокоскоростных линиях.

Реальный пример того, как заслонка может помочь предотвратить аварии или простои, – это кольцевая линия в Сингапуре. Произошло серьезное нарушение на линии, вызвавшее гигантскую задержку, Управление наземного транспорта (LTA) приказало телекоммуникационной компании отключить доступ к мобильной сети вдоль линии на несколько часов, чтобы они могли определить источник помехи сигнала. SMRT в настоящее время управляет сетью по всей железнодорожной линии и сообщила пассажирам, что у них будут задержки поездов.Поезда без машинистов теперь должны быть укомплектованы оператором, чтобы предотвратить дальнейшие задержки.

Итак, вопрос в том, что случилось с этой железнодорожной системой и как SMRT и LTA могут добраться до корня проблемы и предотвратить дальнейшие задержки.

Circle Line использует поезда Alstom Metropolis C830, которые используют систему управления поездами Urbalis на основе связи (CBTC), которая питается от третьего рельса, а не от дополнительного источника. Эта система CBTC на поездах обеспечивает точное и плавное движение их поездов по всей линии, что в конечном итоге позволяет поездам работать в течение более длительных периодов времени и скорости с оператором или без него.Что касается радиочастотной технологии, поезда используют надежный стандарт IEEE 802.11b / g, работающий как в диапазоне частот 2,4 ГГц, так и в диапазоне 5,8 ГГц.

По состоянию на 3 сентября SMRT и LTA предположили, что в туннеле кольцевой линии имелась помеха сигнала, которая находилась в том же рабочем диапазоне частот, что и система сигнализации поездов, что могло быть корнем проблемы. Этот мешающий сигнал мог прервать связь между поездом и рельсом. Ниже приведена иллюстрация того, как работает система CBTC радио Urbalis.

В 2012 году метро Шэньчжэня отключило мобильную связь, чтобы проверить аналогичный случай на своих линиях, на которых возникли связанные проблемы. Они пришли к выводу, что мобильные точки доступа Wi-Fi, работающие в полосе частот 2,4 ГГц, создают помехи для сигналов линий.

Благодаря использованию на кольцевой линии электромагнитного экранирования поезда подвергаются меньшему воздействию помех, что в конечном итоге снижает вероятность возникновения дополнительных проблем.SMRT и LTA заявили, что существует возможность изменения частоты сигнала системы, чтобы предотвратить усиление помех сигнала.

EMI и ESD являются серьезной проблемой в современном взаимосвязанном мире. Скромный дроссель важен для надежной работы ВЧ оборудования.

Дифференциальный режим по сравнению с синфазными дросселями

Шум и другие электромагнитные помехи (EMI) могут проходить через электронное оборудование в результате кондуктивного соединения через провода оборудования. Когда этот шум возникает на одной линии, он добавляется к передаваемому сигналу и называется шумом дифференциального режима.

Дроссели могут быть предназначены для блокирования звукового или радиошума, в зависимости от частоты помех.

Для удаления постороннего сигнала с кабеля используется индуктор, состоящий из проволоки, намотанной в катушку вокруг сердечника.

Однако, когда нежелательные сигналы возникают на паре проводов, это называется синфазным шумом (CM), и он суммируется с обеими линиями в одном и том же направлении.Это может произойти в кабелях питания оборудования, где CM-шум добавляется к сигнальной и нейтральной линиям, или на подаче и возврате любых двух проводов, которые подключаются к оборудованию, например, сигнального кабеля RS232.

Синфазные дроссели или индукторы синфазного режима состоят из двух или более катушек изолированного провода на одном магнитном сердечнике. Каждая обмотка включена последовательно с одним из проводников. Это означает, что магнитные поля проводов в совокупности создают высокий импеданс для шумового сигнала. Полезный сигнал может легко проходить через катушку, но шумовая составляющая ослабляется или полностью блокируется из-за высокого реактивного сопротивления катушки индуктивности.В целом дроссель имеет низкое электрическое сопротивление, что позволяет минимизировать потери мощности в процессе.

Поскольку требуемые токи должны быть одинаковыми в каждой катушке, но токи протекают в противоположных направлениях (ток течет по одному проводнику, ток течет по другому проводнику), эти желаемые токи нейтрализуют свое магнитное поле в сердечнике индуктора. Этот эффект подавления позволяет сердечнику иметь относительно очень высокую индуктивность для максимального ослабления шумового сигнала.

Синфазные катушки индуктивности эффективны только тогда, когда требуемые токи равны и противоположны на двух отдельных проводниках, а их реактивное сопротивление действует только на шумовой сигнал. Для фильтрации шума от одного проводника требуется индуктор дифференциального режима.

Применение синфазных катушек индуктивности

Синфазные дроссели или катушки индуктивности используются во многих промышленных, электронных и телекоммуникационных приложениях для устранения или подавления шума и других электромагнитных помех в кабелях питания и сигнальных линиях.

Часто используется в светодиодном освещении, электронном балласте и импульсных источниках питания, синфазные дроссели индуктивности фильтруют и сглаживают выходной сигнал, ослабляя шум, который может вернуться.

на линию электропередачи. Эти дроссели также позволяют легко обеспечить соответствие оборудования стандартам Федеральной комиссии по связи (FCC) и другим нормам.

Для надежной защиты электронного оборудования от сбоев критически важны оптимальное качество, долговечность и надежность синфазных катушек индуктивности.Независимо от того, используются ли они для предотвращения нежелательного шума или защиты от нарушения передачи жизненно важной информации, синфазные дроссели часто являются важными компонентами в медицинском оборудовании, системах сигнализации поездов и в любом приложении, где помехи являются серьезной проблемой.

Применение индукторов дифференциального режима

Дроссели дифференциального режима используются для уменьшения количества относительно высокочастотных переменного тока в цепях с низкочастотным переменным или постоянным током. Их можно использовать по отдельности или сгруппировать вместе с несколькими катушками индуктивности, расположенными в разных местах (чаще всего в линии вывода питания, а также в линии возврата питания источников питания).2

Дифференциальная катушка индуктивности, которая имеет сравнительно высокую индуктивность и должна работать с большим желаемым током, может быть в десятки или сотни раз больше, чем единица меньшей индуктивности или номинального тока.

Двухрежимные синфазные дроссели серии CMF компании Triad

Triad Magnetics разрабатывает и производит долговечные высококачественные магнитные решения для широкого спектра отраслей, от медицины и промышленности до возобновляемых источников энергии и преобразования энергии.

Хотя в настоящее время мы предлагаем более тысячи стандартных продуктов, мы постоянно разрабатываем новые продукты для удовлетворения постоянно меняющихся потребностей наших клиентов, включая наше новейшее предложение – синфазные индукторы серии CMF.

Triad на самом деле являются двухрежимными компонентами, поскольку они эффективны в подавлении как обычных, так и дифференциальных шумов.

Комбинируя обе функции в одном компактном блоке, наши дроссели общего режима доступны в вертикальной или горизонтальной конфигурации; эта универсальность особенно полезна, когда при проектировании необходимо учитывать пространство.

Имея номинальное напряжение 300 В переменного тока и индуктивность (L) от 10 мГн до 100 мГн, наши индивидуальные двухрежимные дроссели общего режима доступны с номинальным током от 0,45 А до 2,3 А, все с низким сопротивлением постоянному току. Каждый блок может работать в широком диапазоне температур от -40 до 105 ° C.

Независимо от того, выбираете ли вы из наших стандартных предложений надежных катушек индуктивности синфазного тока или заказываете нестандартную конструкцию или конструкцию, основанную на требованиях производителя оригинального оборудования (OEM), строгие стандарты качества Triad гарантируют, что вы получите только самый надежный и продолжительный шум компоненты подавления.

Чтобы узнать больше о наших синфазных индукторах серии CMF или обсудить, как они могут помочь в решении конкретных задач, свяжитесь с командой Triad сегодня.

Анализ насыщения синфазной катушки индуктивности и оптимизация конструкции на основе концепции спектра (конференция)

Чен, Жуйруй, Чжан, Чжэю, Рен, Рен, Ню, Цзяхао, Гуй, Хандонг, Ван, Фэй, Толберт, Леон М., Костинетт, Дэниэл Дж., и Блэлок, Бенджамин Дж. Анализ насыщения синфазной катушки индуктивности и оптимизация конструкции на основе концепции спектра . США: Н. П., 2018. Интернет. DOI: 10.1109 / APEC.2018.8341381.

Chen, Ruirui, Zhang, Zheyu, Ren, Ren, Niu, Jiahao, Gui, Handong, Wang, Fei, Tolbert, Leon M., Costinett, Daniel J. & Blalock, Benjamin J. Анализ насыщения синфазного индуктора и оптимизация дизайна на основе спектральной концепции .Соединенные Штаты. https://doi.org/10.1109/APEC.2018.8341381

Chen, Ruirui, Zhang, Zheyu, Ren, Ren, Niu, Jiahao, Gui, Handong, Wang, Fei, Tolbert, Leon M., Costinett, Daniel J. и Blalock, Benjamin J. Thu. «Анализ насыщения синфазной катушки индуктивности и оптимизация конструкции на основе концепции спектра». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.1109/APEC.2018.8341381.https://www.osti.gov/servlets/purl/1468920.

@article {osti_1468920,
title = {Анализ насыщения синфазной катушки индуктивности и оптимизация конструкции на основе концепции спектра},
автор = {Чен, Жуйруй и Чжан, Чжэю и Рен, Рен и Ню, Цзяхао и Гуй, Хандонг и Ван, Фей и Толберт, Леон М. и Костинетт, Дэниэл Дж. и Блалок, Бенджамин Дж.},
abstractNote = {Понимание механизма насыщения сердечника катушки индуктивности CM и снижения плотности магнитного потока сердечника имеет решающее значение для оптимизации конструкции катушки индуктивности CM. Вместо метода временной области в этой статье представлена ​​концепция спектра в частотной области для анализа насыщения сердечника катушки индуктивности CM и оптимизации конструкции, что поможет разработчикам лучше понять конструкцию катушки индуктивности CM. Во-первых, идентифицируются как проницаемость сердечника, так и противоположное влияние индекса модуляции преобразователя на плотность потока DM и плотность потока CM.Затем плотность потока CM дополнительно исследуется на основе концепции спектра. Суммируются три компонента в катушке индуктивности CM, которые могут вызвать большую плотность потока CM и насыщение сердечника: (1) компоненты, связанные с частотой переключения, (2) компоненты, связанные с резонансной частотой импеданса, и (3) компоненты, связанные с частотой модуляции. Каждый компонент исследуется на предмет снижения плотности потока CM и оптимизации конструкции фильтра. Соединение средней точки стороны переменного и постоянного тока со структурой режекторного фильтра предлагается для уменьшения компонентов, связанных с частотой модуляции.Представлены результаты экспериментов для проверки предложенной концепции и метода.},
doi = {10.1109 / APEC.2018.8341381},
url = {https://www.osti.gov/biblio/1468920}, журнал = {},
номер =,
объем =,
place = {United States},
год = {2018},
месяц = ​​{3}
}

Синфазные дроссели сокращают кондуктивные излучения

Характеристики спаренной катушки индуктивности напрямую влияют на кондуктивные и излучаемые излучения в силовых и сигнальных линиях.

часто используются связанные индукторы. Наиболее распространенным типом связанных катушек индуктивности является дроссель синфазного сигнала, пассивный компонент, который обеспечивает значительную индуктивность для фильтрации синфазных сигналов при минимальной индуктивности дифференциального режима. Дифференциальные модели индуктивности с сопряженными контактами встречаются реже, но для приложений с низким током они могут обеспечивать такую ​​же индуктивность в меньшем объеме, что и две отдельные несвязанные индукторы.

В этой статье мы сосредоточимся в первую очередь на синфазных дросселях, но представленные принципы в равной степени применимы и к дифференциальным индукторам со связью.

Сопряженные и несвязанные

Связанные индукторы отличаются от стандартных индукторов несколькими способами. Стандартный индуктор – это устройство с двумя выводами, в котором один проводник намотан в катушку, обычно вокруг магнитопроницаемого сердечника. С другой стороны, связанный индуктор имеет два или более проводников, намотанных на один сердечник. Связанный индуктор чаще всего представляет собой четырехконтактное устройство, но синфазные дроссели могут иметь шесть выводов для трехфазных приложений или больше для многопроводных.

Связанные индукторы обеспечивают высокую индуктивность в небольшом объеме. Синфазные дроссели получают высокую индуктивность за счет использования сердечника с высокой магнитной проницаемостью. Их индуктивность пропорциональна квадрату числа витков на каждой обмотке. Индукторы дифференциального режима достигают высокой индуктивности, поскольку их индуктивность пропорциональна квадрату всех витков обмотки на сердечнике.

Электрические характеристики связанных катушек индуктивности значительно различаются на частотах, представляющих интерес для фильтрации электромагнитных помех.Полезный частотный диапазон большинства силовых дросселей составляет от нескольких килогерц до нескольких десятков мегагерц. Дроссели сигнальной линии работают на несколько более высоких частотах, превышающих около 100 МГц.

Идеальная модель по сравнению с неидеальной моделью

Синфазный дроссель можно адекватно смоделировать как подсхему, состоящую из нескольких пассивных элементов схемы с сосредоточенными параметрами. На схеме ниже показана одна модель, которая учитывает частотно-регулируемое поведение связанных катушек индуктивности.

Эта модель не только учитывает синфазную индуктивность дросселя, но также учитывает влияние трех важных паразитных элементов:

а.Сопротивление обмотки
б. Межобмоточная емкость
c. Индуктивность утечки

В нижеследующих параграфах каждый обсуждается более подробно.

Индуктивность

Индуктивность – это функция проницаемости магнитопровода и количества витков провода на сердечнике. Индуктивность пропорциональна квадрату числа витков. Проницаемость керна зависит от материала, температуры, смещения постоянного тока и частоты. Точное моделирование индуктора требует учета каждого из этих свойств.Однако для многих приложений индуктивность рассеяния, межобмоточная емкость и сопротивление обмотки являются доминирующими характеристиками и достаточны для прогнозирования характеристик фильтра электромагнитных помех.

Коэффициент связи

Коэффициент связи синфазного дросселя – это мера того, насколько полно магнитный поток от одной обмотки передается на другую обмотку (и). Например, коэффициент связи 0,95 означает, что 95% магнитного потока связано, а 5% – нет.

Магнитный поток, соединяющий все обмотки сердечника, равен взаимной индуктивности между обмотками.Поток, который не связан, напрямую связан с индуктивностью рассеяния. Индуктивность утечки – это паразитный элемент, присутствующий во всех физических индукторах, который может сильно повлиять на характеристики фильтра.

Для иллюстрации рассмотрим дроссель синфазного сигнала с гипотетическим коэффициентом связи 100%. Обе обмотки идеально соединены. Ток через одну обмотку индуцирует равный ток в другой обмотке. Если ток через обе обмотки одинаков, магнитный поток в сердечнике равен нулю.Весь поток сердечника, генерируемый током в одном выводе, нейтрализует поток сердечника, генерируемый током в другом выводе.

Однако, если коэффициент связи меньше 100%, скажем 0,95, то 5% магнитного потока не связаны. Ток в одной обмотке не вызывает равного тока в другой обмотке, поэтому магнитный поток в сердечнике не равен нулю, а часть магнитного потока находится за пределами дросселя синфазного режима. Несвязанный поток имеет три эффекта:

1. Если магнитный поток в сердечнике достаточно силен, сердечник начнет насыщаться.Частичное насыщение снижает индуктивность устройства, делая дроссель менее эффективным.

2. Поток, который не находится в сердечнике, является потоком рассеяния. Для синфазного дросселя поток рассеяния вводит индуктивность дифференциального режима. (Аналогично, для индуктивности, связанной с дифференциальным режимом, поток рассеяния приводит к синфазной индуктивности.) Эта дифференциальная индуктивность взаимодействует с другими компонентами фильтра, и, хотя она помогает обеспечить дополнительную фильтрацию дифференциального режима, она также вводит новые резонансы, которые могут усилить цепь. шум на вновь созданных резонансных частотах.

3. Случайные магнитные поля могут передаваться в соседние цепи и могут излучаться устройством, содержащим синфазный дроссель. Для приложений, содержащих чувствительные магнитные компоненты, эти паразитные магнитные поля могут быть проблематичными.

Для получения дополнительной информации о том, как работают катушки индуктивности синфазного режима, см. Эту статью на веб-сайте Wurth Electronik.

Межобмоточная емкость

Каждый виток провода на магнитном сердечнике имеет небольшую емкость по отношению к соседним виткам, а также к проводу и сердечнику.Эта распределенная емкость для синфазных дросселей обычно составляет от 10 до 50 пФ, в зависимости от того, сколько витков провода используется, а также конструкции и физического размера катушки индуктивности.

Хотя межобмоточная емкость распределена по обмоткам катушки индуктивности, сосредоточенная емкость элемента от входной клеммы до выходной клеммы обычно достаточно точна для большинства анализов фильтров.

Емкость между обмотками, вместе с индуктивностью, устанавливает собственную резонансную частоту (SRF) индуктора, как показано в красной линии на графике ниже.На частотах ниже SRF дроссель синфазного сигнала ведет себя как катушка индуктивности, при этом импеданс увеличивается пропорционально увеличению частоты. Выше SRF дроссель ведет себя как последовательный конденсатор, и сопротивление уменьшается пропорционально увеличению частоты.

Второй SRF присутствует в реальных синфазных дросселях. Это вызвано параллельным резонансом индуктивности рассеяния и межобмоточной емкости. Этот вторичный резонанс изображен наверху зеленой линией.

Сопротивление обмотки

Сопротивление обмоток индуктора незначительно, но важно влияет на характеристики фильтра.Сопротивление обмотки полезно, потому что оно увеличивает последовательный импеданс катушки индуктивности и обеспечивает некоторое демпфирование для фильтра, особенно на высоких частотах. Поскольку катушка индуктивности будет резонировать с емкостью фильтра и емкостными элементами, подключенными к фильтру через кабели или другие цепи, демпфирующий эффект сопротивления обмотки является полезным. Сопротивление обмотки снижает амплитуду сигналов, усиленных резонансами.

Обратная сторона сопротивления обмотки – термическая.Ток, протекающий по проводам, выделяет тепло. Поскольку длина провода, используемого для создания индуктора, может достигать нескольких метров, а рассеиваемая мощность сосредоточена на относительно небольшой площади, повышение температуры может быть значительным. Сопротивление обмотки также вызывает падение напряжения между входной и выходной сторонами индуктора, что может повлиять на работу схемы, если оно будет чрезмерным.

Сопротивление обмоток переменному току важно. С увеличением частоты сопротивление обмоток увеличивается из-за скин-эффекта.Например, обмотка индуктора, имеющая сопротивление 25 МОм при постоянном токе, может иметь сопротивление более 100 МОм на частоте 1 МГц. Увеличение сопротивления при заданном увеличении частоты зависит от калибра провода. По сравнению с сопротивлением постоянному току сопротивление переменному току увеличивается больше для проводов большего сечения. Метод намотки

На приведенном ниже рисунке, любезно предоставленном Wurth Electronik (http://www.we-online.com), показаны два различных способа намотки спаренной катушки индуктивности. Схематично индукторы одинаковые, но несколько отличаются их высокочастотные характеристики.

Двуручные

Катушка индуктивности слева наматывается методом, называемым двуручным. Оба провода намотаны вместе через сердечник. Этот метод обеспечивает очень близкую индуктивность для обоих проводов. Для синфазного дросселя это означает лучший баланс цепи и меньшую индуктивность рассеяния. Две руки также обеспечивают более низкую межобмоточную емкость, поскольку расстояние между последовательными витками больше, чем у индукторов с батарейной обмоткой, обсуждаемых ниже.

Намотка спаренного индуктора двумя руками обеспечивает превосходные характеристики, но требует более высоких затрат, поскольку индуктор необходимо наматывать вручную. Из-за своей изначально более высокой стоимости двуручные индукторы обычно используются в приложениях, где цена менее важна, чем производительность.

Трехфазные синфазные дроссели также могут быть намотаны таким образом, если три фазы намотать три фазы через сердечник в виде тройки.

Банковская рана

Катушка индуктивности справа на рисунке выше имеет рядную обмотку.Провода намотаны на равное количество витков на противоположных сторонах сердечника. Индукторы с обмоткой банка могут быть изготовлены на станке, и поэтому они менее дороги, чем индукторы, намотанные двумя руками.

В электрическом отношении индукторы с батарейной обмоткой имеют более высокую индуктивность рассеяния и большую межобмоточную емкость, чем индукторы, намотанные двумя руками. Однако для многих применений достаточно индукторов с банковской обмоткой.

Из-за более низкой стоимости и механизированного производства индукторы с бандажной обмоткой более доступны.Стандартные катушки индуктивности синфазного сигнала почти всегда имеют намотку на батарею.

Microsoft Word – Справочная копия

% PDF-1.4 % 1 0 obj > эндобдж 6 0 obj /Заголовок /Тема / Автор /Режиссер / Ключевые слова / CreationDate (D: 20210402142609-00’00 ‘) / ModDate (D: 20120619145755 + 02’00 ‘) >> эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > эндобдж 5 0 obj > транслировать application / pdf