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電感四條腿?別奇怪,那是共模電感!

更新時(shí)間:2022-07-13      點(diǎn)擊次數(shù):865
一、差模電流與共模電流
差模電流:在一對(duì)差分信號(hào)線上,大小相同,方向相反的一對(duì)信號(hào),一般是電路中的工作電流,對(duì)于信號(hào)線就是信號(hào)線與信號(hào)地線之間流動(dòng)的電流。
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共模電流:在一對(duì)差分信號(hào)線上,大小相同,方向相同的一對(duì)信號(hào)(或噪音)。在電路中,一般對(duì)地噪音一般都是以共模電流的方式傳輸?shù)?,所以又稱為共模噪聲。
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二、抑制共模噪聲
抑制共模噪聲的方法多種多樣,除了從源頭去減少共模噪聲外,通常我們抑制最.常.用.的方法就是使用共模電感來濾除共模噪聲,也就是將共模噪聲阻擋在目標(biāo)電路外面。即在線路中串聯(lián)共模扼流器件。
這樣做的目的是增大共?;芈返淖杩梗沟霉材k娏鞅欢罅髌魉暮妥钃?反射),從而抑制線路中的共模噪聲。
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三、共模扼流器或電感的原理
若在以某種磁性材料的磁環(huán)上繞上同向的一對(duì)線圈,當(dāng)交變電流通過時(shí),因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)而在線圈中產(chǎn)生磁通量。
對(duì)于差模信號(hào),產(chǎn)生的磁通量大小相同、方向相反,兩者相互抵消,因而磁環(huán)產(chǎn)生的差模阻抗非常小;
而對(duì)于共模信號(hào),產(chǎn)生的磁通量大小和方向均相同,兩者相互疊加從而使磁環(huán)產(chǎn)生了較大的共模阻抗。
這一特性使得共模電感對(duì)于差模信號(hào)的影響較小,而對(duì)共模噪聲具有很好的濾波性能。
1) 差模電流通過共模線圈,磁力線方向相反,感應(yīng)磁場(chǎng)削弱,從如下圖磁力線方向可以看出—實(shí)線箭頭表示電流方向,虛線表示磁場(chǎng)方向
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2) 共模電流通過共模線圈,磁力線方向相同,感應(yīng)磁場(chǎng)加強(qiáng),從如下圖磁力線方向可以看出—實(shí)線箭頭表示電流方向,虛線表示磁場(chǎng)方向
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共模線圈的電感或者稱為自感系數(shù),我們知道電感是表征產(chǎn)生磁場(chǎng)的能力。
對(duì)于共模線圈或者共模電感,當(dāng)共模電流流過線圈時(shí),由于磁力線方向相同,在不考慮漏感的情況下,磁通量疊加,其原理是互感。
下圖紅色線圈產(chǎn)生的磁力線穿過藍(lán)色線圈,同時(shí)藍(lán)色線圈產(chǎn)生的磁力線也穿過紅色線圈,彼此相互感應(yīng)。
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從電感的角度來看,電感量也是成倍增加,磁鏈代表了總磁通量。
對(duì)于共模電感,當(dāng)磁通量是原來的2倍時(shí),匝數(shù)沒有發(fā)生變化,電流也沒沒有發(fā)生變化,此時(shí)電感量增加為原來的2倍,意味著等效磁導(dǎo)率變?yōu)樵瓉淼?倍。
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等效磁導(dǎo)率何以增加一倍,從下面的電感公式來看,由于匝數(shù)N不改變、磁路和磁芯截面積由磁芯的物理尺寸決定,因此也沒有改變,唯.一.就是磁導(dǎo)率u增加了一倍,因而可以產(chǎn)生更多的磁通量。
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所以,共模電感在共模電流通過時(shí),工作在互感模式下。
在互感的作用下,等效電感量被成倍增加,共模感抗也會(huì)成倍增加,因而對(duì)共模信號(hào)有良好的濾波作用,也就是將共模信號(hào)用大阻抗阻擋,不讓其通過共模電感,即不讓此信號(hào)傳輸?shù)诫娐返南乱患?jí),如下是電感產(chǎn)生的感抗ZL。
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認(rèn)識(shí)共模電感在共模模式下的電感量,主要線索是認(rèn)識(shí)互感,一切的磁性元器件。無論什么名稱只要把握磁場(chǎng)的變化形式,透過現(xiàn)象看磁場(chǎng)變化的本質(zhì),也會(huì)容易理解。
再者我們要始終把握磁力線,它是我們認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)的直觀形式,試想無論同名端或異名端或者互感等概念或磁場(chǎng)現(xiàn)象,我們都是畫磁力線去認(rèn)識(shí)他們的——掌握之前講解的"磁棒繞線法"
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