「精华」如何计算开关电源的共模电感？其实理解这几点并不难-技术开发-韩韩H5开发

电感器是磁性元件的重要组成部分，广泛应用于电力电子电路中。特别是工业控制设备中的电子继电器、电力系统中的功率表等电源电路的重要组成部分。

开关电源输入输出级的滤波器、电视接收发射级的调谐器等都离不开电感。电感在电子电路中的主要作用是储能、滤波、扼流、谐振等。

在电源电路中，电感器最常见的是“功率型”电感器，因为电路处理大电流或高电压下的能量传输。正是由于功率电感与小信号处理电感不同，开关电源在设计时的拓扑结构不同，设计方法也有独特的要求，给设计带来了挑战。

当前电源电路中的电感器主要用于滤波、储能、能量传输和功率因数校正。电感器设计涉及多种知识，包括电磁理论、磁性材料、安全法规等。设计人员必须清楚地了解运行条件和相关参数要求，以实现最合理的设计。

电感器的分类

电感器根据应用环境、产品结构、形状、用途等可分为多种类型。通常，电感器设计以使用和应用环境为起点。在开关电源中，电感可分为

共模滤波电感

功率因数补偿电感

交联电感器

储能平滑电感

磁放大器线圈

共模滤波电感要求两个线圈具有相同的电感值、相同的阻抗等，因此此类电感采用对称设计，其形状多为TOROID、UU、ET等形状。

共模电感器的工作原理

共模滤波电感也称为共模扼流线圈或线路滤波器。

在开关电源中，由于整流二极管、滤波电容、电感等电流或电压的快速变化而产生电磁干扰，同时在输入电源中也会产生工频以外的高次谐波噪声。

如果这种干扰不加以控制，可能会对负载设备或开关电源本身造成损坏。因此，各国安全监管机构都制定了相应的电磁干扰发射控制规定。

现在的开关电源的开关频率越来越高，EMI也越来越严重。因此，EMI滤波器必须抑制常模和共模噪声以满足特定要求。标准。

共模滤波器负责滤除输入或输出端两根线之间的差模干扰信号，而共模滤波器则负责滤除两输入线之间的共模干扰信号。

实际中，共模电感因其工作环境不同，可分为ACCMMCHOKE、DCCMMCHOKE和SIGNALCMMCHOKE，但工作原理如图所示。

图1共模电感的作用

如图所示，同一个磁环上绕有两组方向相反的线圈。根据右手螺旋管法则，将相反极性和相等信号幅度的差模电压施加到输入端子。当A、B时，有电流i2，如实线所示，只要两个绕组完全对称，则两个绕组中的磁通就是磁通2，如实线所示。磁芯的不同方向相互抵消。

总磁通为零，线圈电感几乎为零，并且对简正模信号没有阻抗影响。当相同极性和相同幅度的共模信号施加到输入端子A和B时，产生由虚线表示的电流i1，并且在磁场中产生由虚线表示的磁通1。由于铁芯内的磁通方向相同且相互增强，因此各线圈的电感值是其单独存在时的电感值的两倍，XL=L。对共模干扰有很强的抑制作用。

实际的EMI滤波器由L和C组成。由于设计经常结合差模和共模抑制电路，因此必须根据滤波电容器的尺寸和必须满足的安全标准来确定电感值。在设计时做出决定。

图中，L1、L2、C1组成共模滤波器，L3、C2、C3组成共模滤波器。

图2EMI滤波电路

在设计共模电感之前，首先确保线圈遵循以下原则

1、正常工作条件下，磁芯不会因电源电流而饱和。

2、必须对高频干扰信号具有足够大的阻抗和一定的带宽，并在工作频率下对信号电流具有最小的阻抗。

3、电感的温度系数要小，分布电容要小。

4、直流电阻应尽可能小。

5、电感量尽量大，并且电感值要稳定。

6、绕组间绝缘必须符合安全规定。

共模电感设计步骤

获取Stage0SPECEMI间隙级别、应用位置

步骤一确定电感值

步骤2确定关键材料和规格

步骤3绕数和线径的确定

4步校正

5步测试

设计实例

图3实际EMI滤波器

:0级EMI滤波器电路如图3所示。

CX=10UfCy=3300PFEMI等级Fcc等级

:型交流共模扼流圈

步骤1确定电感

在原理图中我们可以看到共模信号被由L3、C2和C3组成的共模滤波器抑制。实际上，L3、C2和C3形成两个LC串联电路来吸收噪声。分别为L线和N线。只要确定滤波电路的截止频率，已知电容C，则电感L可计算为

fo=1/2LCL1/2fo2C

通常EMI测试带宽为

传导干扰150KHZ30MHZ

辐射干扰30MHZ1GHZ

实际滤波器无法达到理想滤波器陡峭的阻抗曲线，截止频率一般可设置在50KHZ左右。这里，假设fo=50KHZ，我们得到

L=1/2fo2C=1/[2314500002330010-12]=307mH

L1、L2、C1组成共模滤波器，线间电容为10uF，共模电感为

L=1/[2314500002110-6]=1014uH

这样就可以得到理论上需要的电感值。为了获得较低的截止频率fo，可以进一步增大电感值。通常截止频率高于10KHZ。

理论上，电感越高，EMI抑制效果越好，但如果电感太大，截止频率会较低，而在实际中，滤波器只能达到一定的带宽，这会使高频变差。噪声抑制效果。

另外，电感越高，绕组匝数越多，或者CORE的ui越高，这会增加低频阻抗。

随着匝数的增加，分布电容也增加，使得所有高频电流都流经该电容。过高的UI不仅使CORE容易饱和，而且生产起来极其困难和昂贵。

图4分布电容Cd的等效电路图

第2步确定核心材料和尺寸

从上述设计要求可以看出，共模电感一定很难饱和，因此应选择B-H角比低的材料。因为需要更高的电感值，所以需要磁ui值。磁芯也应该高，磁芯损耗应该低，Bs值应该高。CORE是锰锌铁氧体材料，是目前最适合满足上述要求的CORE材料。

设计时对于COEESIZE没有规定，原则上可以尽量减小设计产品的尺寸，以满足所需的电感量并在允许的低频损耗范围内。

因此，必须考虑成本、允许损耗、安装空间等来审查CORE材料和SIZE提取。共模电感常用的CORE值范围为2000到10000。

铁粉芯还具有铁损低、Bs高、B-H角比低但ui低的特点，这使得此类磁芯成为首选材料之一，尽管它通常不用于共模电感器。

第三步确定匝数N和线径dw

首先，确定CORE的规格。例如，本例中使用T18107、A10、AL=823030。

N=L/AL=307106/823070=23TS

线径以电流密度3~5A/mm2为依据，如果空间允许，电流密度可以选择尽可能低的。

本例中，假设输入电流Ii=12A，J=4A/mm2

AW=12/4=03mm2

070mm

真正的共模电感器必须在真实样品上进行测试，以验证设计的可靠性。这是因为制造工艺的差异也会造成电感参数的差异，影响滤波效果。

例如，增加的分布电容可以使高频噪声更容易传输。两个绕组的不对称性增加了两组之间的电感差异，并对共模信号形成特定的阻抗。

概括

1、共模电感的作用是滤除线路中的共模噪声。设计要求两个绕组具有完全对称的结构和相同的电气参数。

2、共模电感的分布电容对高频噪声抑制有负面影响，应尽量减小。

3、共模电感的电感值与需要滤除的噪声频段以及匹配电容有关。通常电感值在2mH到50mH之间。

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一、一梯两户一个总电表一个分电表该怎么算？

拥有1部电梯、2套家具、1个主表、1个分表的住宅楼的计算方法。由于现在居民家庭每户都有一个电表，我认为他们需要再安装一个分表。这样，每户人家都能清楚地知道谁是丁、谁是毛，谁用了多少度电，账单都会被认可，不会产生纠纷。将两户家庭每月的用电量（千瓦时）相加，即可检查总电表是否准确。这是因为一部电梯和两户人家有一个主表和一个分表，我认为安装另一个分表后计算会更清楚。

理论上，各分表的用电量之和应等于主表的用电量。然而，由于主表和分表之间的线路损耗以及每个分表的差异，分表的总功耗往往小于主表的总功耗。

电损的计算公式是电表总数除以每户分表数量之和。例如，一栋楼有20户，每月总用电量为1800千瓦时，主表测得的电量为2000千瓦时，则总损耗为2000千瓦时1/4。1800千瓦时=1到11千瓦时。这意味着每个家庭每月需要额外支付1至11千瓦时的费用。