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解析:可饱和电感工作原理

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1 引言

可饱和电感是一种磁滞回线矩形比高、起始磁导率高、矫顽力小、具有明显磁饱和点的电感,在电子电路中常被当作可控延时开关元件来使用。由于具有独特的物理特性,可饱和电感在高频开关电源的开关噪声抑制技术及大电流输出辅路稳压技术等方面也得到了日益广泛的应用。

2 可饱和电感的基本物理特性

图1(a)和图1(b)分别是普通铁氧体电感和可饱和电感的磁滞回线。从两者的对比中可以明显看出可饱和电感具有高磁滞回线矩形比(Br/Bs)、高起始磁导率mi、低矫顽力Hc、明显的磁饱和点(A,B)等特怔。此外,由图1(b)还可以看出,可饱和电感的磁滞回线所包围的面积狭小,所以可饱和电感的高频磁滞损耗相应也较小。由于可饱和电感通常是由微晶、非晶、坡莫合金等铁磁性材料制造的,所以可饱和电感一般都具有很高的起始磁导率mi和很高的饱和磁感应

强度Bs。由于物理特性上的差异,可饱和电感在应用方面与普通铁氧体电感有两个显著的不同之处:

(1)由于饱和磁场强度很小,所以可饱和电感的储能能力很弱,不能被当作储能电感使用。可饱和电感的最大储能Em的理论值可由下式表示:

Em=m?H2?V/2(1)

式中:m:临界饱和点磁导率;H:临界饱和点磁场强度;V:磁性材料的有效体积。

(2)由于可饱和电感的起始磁导率高、磁阻小,电感系数和电感量都很大,在施加外部电压时,电感内部起始电流增长缓慢,只有经过DT的延时时间后,当电感线圈中的电流达到一定数值时,可饱和电感才会立即饱和,具有非常明显的开关特性,因而在电路中常被当作可控延时开关元件使用,可饱和电感的这种开关特性是普通铁氧体电感所不具备的。

普通铁氧体电感和可饱和电感在直流电压Vdc作用下的电流强度I随时间t变化的曲线如图2(a)和图2(b)所示。

3 可饱和电感的开关噪声抑制作用

开关电源通常都工作在几十千赫兹到几百千赫兹的频段内,电源次级侧的整流二极管在高频关断过程中会流过较大的反向恢复电流,因此形成的电源导通尖峰噪声是开关电源噪声的重要组成部分。设法减小整流二极管的反向恢复电流,从而减小开关电源的传导和辐射噪声是开关电源设计中的一个重要方面。

在图3(a)所示的正激电源电路中,当初级功率管V1开始导通,次级整流二极管D1开始导通,D2开始截止时,由于二极管PN结的电荷存储效应,D2中流过了电流变化率di/dt很大

的反向恢复尖峰电流i,致使V1、D1中也有相应的尖峰电流流过,在漏感、线电感等因素的共同作用下会在电源输出端产生高频的导通噪声。在D2上施加的反向电压越大,D2的反向恢复时间越长,反向恢复电流变化率di/dt就越大,电源输出噪声也就越大。大的反向恢复尖峰电流,不仅会产生电源噪声,也容易损坏整流器件。

当初级功率管V1开始截止,次级整流二极管D1开始截止,D2开始导通续流时,由于同样的原因,电源输出端也会产生高频关断噪声,关断噪声通常较导通噪声小很多,一般不作为电源设计考虑的重点。

为了有效减小整流二极管的反向恢复电流、抑制反向恢复电流变化率,在电源设计中通常采取的措施有:选用无PN结电荷存储效应、反向恢复时间很短的肖特极二极管或选用反向恢复电流变化率小,具有软恢复特性的整流二极管作为次级整流器件;在整流二极管两端并入RC缓冲电路,或在整流二极管中串联小电感以软化开关电压或反向恢复电流的变化率。由于可饱和电感具有电感系数大、容易饱和、储能作用弱等特点,所以非常适合作为限流电感串联在整流二极管中,从而使整流二极管反向恢复电流的幅值及变化率都被限制在一个合理的范围内。

在图3(b)所示电路中,当V1开始导通,D1开始导通,D2开始截止时,由于可饱和电感Ls 的限流作用,D2中流过的反向恢复电流的幅值和变化率都会显著减小,从而有效地抑制了高频导通噪声的产生。在二极管D2导通、关断、导通的过程中,Ls中磁感应强度的变化如图4所示。D2中的电流由正向电流、零电流、最大反向电流再到零电流的反向恢复过程中,Ls中相应的磁感应强度位于图4中的A、B、C、D各点。在二极管D2续流导通后,相应的磁感应强度将会由D点重新过渡到A点。在D2由截止变为导通续流时,由于Ls存在着导通延时时间DT,这会影响D2的续流作用,并会在D2的负极产生负值尖峰电压,在电路中增加辅助二极管D3及电阻R1,可以较好地解决这一问题。

4 可饱和电感在磁放大器稳压技术中的应用

磁放大器稳压是利用可饱和电感导通延时的物理特性来控制开关电源的占空比和输出功率,稳定电源输出电压的一种方法。在可饱和电感上加上适当的采样和控制元件,调节其导通延

时的时间,就可以构成最常见的磁放大器稳压电路。图5是一个输入为110Vac~

220Vac/50HZ,输出为5Vdc/20A,12Vdc/10A的双管正激开关稳压电源,其中5V是主控回路。其辅路12V输出电流较大,对稳压精度和负载稳定度都有较高要求,采用普通的方法稳压效果都不是很理想,如果采用磁放大器稳压技术就可圆满解决这一问题,使稳压电路的结构简单,耗散功率小,并可达到毫伏级的稳压精度。

110Vac~220Vac/50HZ输入经有源功率因数校正电路提升电压后,输出400Vdc的直流电压加在功率模块初级上,次级绕组N1输出峰值为20V、占空比约为25%的方波电压,次级绕组N2的输出峰值电压为50V。在加入磁放大器稳压电路前(图5中虚线框部分),辅路12V处的输出电压V2?50V′0.25=12.5V,在5V满载而12V空载时,由于辅路没有死负载放电回路,实际输出电压还会高得多。加入磁放大器稳压电路后,由于它的调节作用,辅路在任何负载条件下都可以得到理想的12V输出电压。下面分析磁放大器稳压电路的工作原理,稳压过程中可饱和电感Ls的磁感应强度变化曲线仍可由图4表示。

当初级功率管V1和V2截止时,次级二极管D1反向截止,二极管D2导通续流,储能电感

L1释放能量,电源的辅路处于关断状态,此时,一个毫安级的小电流If经Q1、D3流入可饱和电感Ls,在Ls中产生了附加磁感应强度B0,B0位于磁滞回线的V点。在功率管V1和V2重新导通后,由于电感Ls的限流作用,D1中的电流只能缓慢增大,D2仍起着续流的作用,电源的辅路仍处于关断状态。只有在经过DT的延时时间后,当D1中的电流增加到了一定数值,Ls中的磁感应强度达到了饱和磁感应强度BS(A点)时,Ls才会立即饱和,D1中的电流迅速增加,D2迅速截止,储能电感L1进入储能阶段,电源的辅路进入了导通状态。

由上面的分析可知,由于可饱和电感Ls的插入,使得辅路的导通时间T′ON、占空比a′都较主回路小,通过对占空比a′的调节最终实现了辅路输出稳压的目的。a′具有很大的调节

范围,在辅路完全空载时,a′几乎可以被调节至0,从而使辅路具有了很高的负载稳定度和稳压精度。占空比a′可根据下式计算:

a′= T′ON/T=(TON-DT)/T (2)

式中:TON:主回路的导通时间;T:电源的开关周期; DT:Ls的导通延时时间。

可饱和电感的导通延时时间DT由附加磁感应强度B0、电流If等确定,B0、If由采样控制电路根据输出电压的大小自动调节。DT由下式给出:

DT=N′Ae′(BS-B0)/Vin (3)

式中:BS:可饱和电感的饱和磁感应强度; B0:介于±BS之间,由工作电流If确定;

Ae:可饱和电感的截面积; N:可饱和电感的线圈匝数;

Vin:加在可饱和电感两端的电压。

在B0=-BS时,DT有最大值DTmax=2N′Ae′BS/Vin;在B0=Br时,DT有最小值DTmin= N′Ae′ (BS-Br)/Vin。If一般设计为几十毫安,If的近似值由下式给出:

If ?(HC- B0/mi)′lm/N (4)

式中:HC:可饱和电感的矫顽力;mi:起始磁导率;lm:可饱和电感的等效磁路长度。

基于与正激电源辅路输出稳压同样的原理,由两套磁放大器稳压电路就可以构成推挽电源、桥式电源的辅路输出稳压单元。此外,也可以由磁放大器方便地组成正反混激电源辅路输出稳压单元等,在这里就不一一赘述。

5 结束语

本文介绍了可饱和电感的基本物理特性和可饱和电感的开关噪声抑制作用,重点分析了磁放大器稳压电路的工作原理,并提出了几个理论计算公式。在电源的实际工程设计中,由于供货厂商通常都会提供可饱和电感和磁放大器的经验设计公式,所以实际设计工作还是比较简单容易的。磁放大器稳压电路对于电路参数的要求并不是十分严格,在正常情况下都可以取得非常良好的稳压效果。

LDO的工作原理详细分析

LDO的工作原理详细分析 [导读]由于便携式设备的发展,人们对电源的要求越来越高,因次以前一直用开的电源目前来说不够用了,这就促使LDO的迅猛发展,今天给大家介绍一下LDO的工作原理。 随着便携式设备(电池供电)在过去十年间的快速增长,象原来的业界标准 LM340 和 LM317 这样的稳压器件已经无法满足新的需要。这些稳压器使用NPN 达林顿管,在本文中称其为NPN 稳压器(NPN regulators)。预期更高性能的稳压器件已经由新型的低压差 (Low-dropout)稳压器(LDO)和准LDO稳压器(quasi-LDO)实现了。 NPN 稳压器(NPN regulators) 在NPN稳压器(图1:NPN稳压器内部结构框图)的内部使用一个 PNP管来驱动 NPN 达林顿管(NPN Darlington pass transistor),输入输出之间存在至少1.5V~2.5V的压差(dropout voltage)。这个压差为: Vdrop = 2Vbe +Vsat(NPN 稳压器)(1) 图1 LDO 稳压器(LDO regulators) 在LDO(Low Dropout)稳压器(图2:LDO稳压器内部结构框图)中,导通管是一个PNP管。LDO的最大优势就是PNP管只会带来很小的导通压降,满载(Full-load)的跌落电压的典型值小于500mV,轻载(Light loads)时的压降仅有10~20mV。LDO的压差为:

Vdrop = Vsat (LDO 稳压器)(2) 图2 准LDO 稳压器(Quasi-LDO regulators) 准LDO(Quasi-LDO)稳压器(图3:准 LDO 稳压器内部结构框图)已经广泛应用于某些场合,例如:5V到3.3V 转换器。准LDO介于 NPN 稳压器和 LDO 稳压器之间而得名,导通管是由单个PNP 管来驱动单个NPN 管。因此,它的跌落压降介于NPN稳压器和LDO之间: Vdrop = Vbe +Vsat (3) 图3 稳压器的工作原理(Regulator Operation) 所有的稳压器,都利用了相同的技术实现输出电压的稳定(图4:稳压器工作原理图)。输出电压通过连接到误差放大器(Error Amplifier)反相输入端(Inverting Input)的分压电阻(Resistive Divider)采样(Sampled),误差放大器的同相输入端(Non-inverting Input)连接到一个参考电压Vref。参考电压由IC内部的带隙参考源(Bandgap Reference)

共模电感认识

共模电感(Common mode Choke),也叫共模扼流圈,是在一个闭合磁环上对称绕制方向相反、匝数相同的线圈。理想的共模扼流圈对L(或N)与E 之间的共模干扰具有抑制作用,而对L 与N 之间存在的差模干扰无电感抑制作用。但实际线圈绕制的不完全对称会导致差模漏电感的产生。信号电流或电源电流在两个绕组中流过时方向相反,产生的磁通量相互抵消,扼流圈呈现低阻抗。共模噪声电流(包括地环路引起的骚扰电流,也处称作纵向电流)流经两个绕组时方向相同,产生的磁通量同向相加,扼流圈呈现高阻抗,从而起到抑制共模噪声的作用。共模电感实质上是一个双向滤波器:一方面要滤除信号线上共模电磁干扰,另一方面又要抑制本身不向外发出电磁干扰,避免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。 共模电感是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件,它由两个尺寸相同,匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上,形成一个四端器件,要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用,而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。原理是流过共模电流时磁环中的磁通相互叠加,从而具有相当大的电感量,对共模电流起到抑制作用,而当两线圈流过差模电流时,磁环中的磁通相互抵消,几乎没有电感量,所以差模电流可以无衰减地通过。因此共模电感在平衡线路中能有效地抑制共模干扰信号,而对线路正常传输的差模信号无影响。 共模电感在制作时应满足以下要求: 1)绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘,以保证在瞬时过电压作用下线圈的匝间不发生击穿短路。 2)当线圈流过瞬时大电流时,磁芯不要出现饱和。 3)线圈中的磁芯应与线圈绝缘,以防止在瞬时过电压作用下两者之间发生击穿。 4)线圈应尽可能绕制单层,这样做可减小线圈的寄生电容,增强线圈对瞬时过电压的而授能力。 通常情况下,同时注意选择所需滤波的频段,共模阻抗越大越好,因此我们在选择共模电感时需要看器件资料,主要根据阻抗频率曲线选择。另外选择时注意考虑差模阻抗对信号的影响,主要关注差模阻抗,特别注意高速端口。 一、初识共模电感 由于EMC所面临解决问题大多是共模干扰,因此共模电感也是我们常用的有力元件之一!这里就给大家简单介绍一下共模电感的原理以及使用情况。 共模电感是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件,它由两个尺寸相同,匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上,形成一个四端器件,要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用,而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。原理是流过共模电流时磁环中的磁通相互叠加,从而具有相当大的电感量,对共模电流起到抑制作用,而当两线圈流过差模电流时,磁环中的磁通相互抵消,几乎没有电感量,所以差模电流可以无衰减地通过。因此共模电感在平衡线路中能有效地抑制共模干扰信号,而对线路正常传输的差模信号无影响。

电感滤波电路作用原理精选文档

电感滤波电路作用原理 精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-

电容滤波电路电感滤波 电路作用原理 整流电路的输出电压不是纯粹的直流,从示波器观察整流电路的输出,与直流相差很大,波形中含有较大的脉动成分,称为纹波。为获得比较理想的直流电压,需要利用具有储能作用的电抗性元件(如电容、电感)组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。 常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。有源滤波的主要形式是有源RC滤波,也被称作电子滤波器。直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示,此值越大,则滤波器的滤波效果越差。 脉动系数(S)=输出电压交流分量的基波最大值/输出电压的直流分量。 半波整流输出电压的脉动系数为S=1.57,全波整流和桥式整流的输出电压的脉动系数S≈O.67。对于全波和桥式整流电路采用C型滤波电路后,其脉动系数S=1/(4(RLC/T-1)。(T为整流输出的直流脉动电压的周期。) 一、电阻滤波电路:

RC-π型滤波电路,实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。如图1(B)RC滤波电路。若用S表示C1两端电压的脉动系数,则输出电压两端的脉动系数S=(1/ωC2R)S。 由分析可知,电阻R的作用是将残余的纹波电压降落在电阻两端,最后由C2再旁路掉。在ω值一定的情况下,R愈大,C2愈大,则脉动系数愈小,也就是滤波效果就越好。而R值增大时,电阻上的直流压降会增大,这样就增大了直流电源的内部损耗;若增大C2的电容量,又会增大电容器的体积和重量,实现起来也不现实。这种电路一般用于负载电流比较小的场合。 二、电感滤波电路: 根据电抗性元件对交、直流阻抗的不同,由电容C及电感L所组成的滤波电路的基本形式如图1所示。因为电容器C对直流开路,对交流阻抗小,所以C并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小,对交流阻抗大,因此L应与负载串联。 并联的电容器C在输入电压升高时,给电容器充电,可把部分能量存储在电容器中。而当输入电压降低时,电容两端电压以指数规律放电,就可以把存储的能量释放出来。经过滤波电路向负载放电,负载上得到的输出电压就比较平滑,起到了平波作用。若采用电感滤波,当输入电压增高时,与负载串联的电感L中的电流增加,因此电感L将存储部分

电感的作用及工作原理

电感的作用及工作原理 1电感的作用是什么 电感器在电路中主要起到滤波、振荡、延迟、陷波等作用,还有筛选信号、过滤噪声、稳定电流及抑制电磁波干扰等作用。 通直流:所谓通直流就是指在直流电路中,电感的作用就相当于一根导线,不起任何作用 阻交流:在交流电路中,电感会有阻抗,即XL,整个电路的电流会变小,对交流有一定的阻碍作用。 电感的阻流作用:电感线圈线圈中的自感电动势总是与线圈中的电流变化。 电感的调谐与选频作用:电感线圈与电容器并联可组成LC调谐电路。 电感还有筛选信号、过滤噪声、稳定电流及抑制电磁波干扰等作用。 2电感的工作原理是什么

电感是导线内通过交流电流时,在导线的内部周围产生交变磁通,导线的磁通量与生产此磁通的电流之比。当电感中通过直流电流时,其周围只呈现固定的磁力线,不随时间而变化;可是当在线圈中通过交流电流时,其周围将呈现出随时间而变化的磁力线。 电感器的工作原理分成两个部分:给电感器通电后电感器的工作过程,此时电感器由电产生磁场;电感器在交变磁场中的工作过程,此时电感器由磁产生交流电。 关于电感器的工作原理,东莞晶磁电感主要说明下列几点: (1) 给线圈中通入交流电流时,在电感器的四周产生交变磁场,这个磁场称为原磁场。 (2)给电感器通入直流电流时,在电感器四周要产生大小和方向不变的恒定磁场。 3电感的用途有哪些 电感器在电路中主要起到滤波、振荡、延迟、陷波等作用,还有筛选信号、过滤噪声、稳定电流及抑制电磁波干扰等作用。电感在电路最常见

的作用就是与电容一起,组成LC滤波电路。电容具有“阻直流,通交流”的特性,而电感则有“通直流,阻交流”的功能。 如果把伴有许多干扰信号的直流电通过LC滤波电路,那么,交流干扰信号将被电感变成热能消耗掉;变得比较纯净的直流电流通过电感时,其中的交流干扰信号也被变成磁感和热能,频率较高的最容易被电感阻抗,这就可以抑制较高频率的干扰信号。

电感滤波电路作用原理

电感滤波电路作用原理 Final revision by standardization team on December 10, 2020.

电容滤波电路电感滤波 电路作用原理 整流电路的输出电压不是纯粹的直流,从示波器观察整流电路的输出,与直流相差很大,波形中含有较大的脉动成分,称为纹波。为获得比较理想的直流电压,需要利用具有储能作用的电抗性元件(如电容、电感)组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。 常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。有源滤波的主要形式是有源RC滤波,也被称作电子滤波器。直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示,此值越大,则滤波器的滤波效果越差。 脉动系数(S)=输出电压交流分量的基波最大值/输出电压的直流分量。 半波整流输出电压的脉动系数为S=1.57,全波整流和桥式整流的输出电压的脉动系数S≈O.67。对于全波和桥式整流电路采用C型滤波电路后,其脉动系数S=1/(4(RLC/T-1)。(T为整流输出的直流脉动电压的周期。) 一、电阻滤波电路: RC-π型滤波电路,实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。如图1(B)RC滤波电路。若用S表示C1两端电压的脉动系数,则输出电压两端的脉动系数 S=(1/ωC2R)S。

由分析可知,电阻R的作用是将残余的纹波电压降落在电阻两端,最后由C2再旁路掉。在ω值一定的情况下,R愈大,C2愈大,则脉动系数愈小,也就是滤波效果就越好。而R值增大时,电阻上的直流压降会增大,这样就增大了直流电源的内部损耗;若增大C2的电容量,又会增大电容器的体积和重量,实现起来也不现实。这种电路一般用于负载电流比较小的场合。 二、电感滤波电路: 根据电抗性元件对交、直流阻抗的不同,由电容C及电感L所组成的滤波电路的基本形式如图1所示。因为电容器C对直流开路,对交流阻抗小,所以C并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小,对交流阻抗大,因此L应与负载串联。 并联的电容器C在输入电压升高时,给电容器充电,可把部分能量存储在电容器中。而当输入电压降低时,电容两端电压以指数规律放电,就可以把存储的能量释放出来。经过滤波电路向负载放电,负载上得到的输出电压就比较平滑,起到了平波作用。若采用电感滤波,当输入电压增高时,与负载串联的电感L中的电流增加,因此电感L将存储部分磁场能量,当电流减小时,又将能量释放出来,使负载电流变得平滑,因此,电感L也有平波作用。 利用储能元件电感器L的电流不能突变的特点,在整流电路的负载回路中串联一个电感,使输出电流波形较为平滑。因为电感对直流的阻抗小,交流的阻抗大,因此能够得到较好的滤波效果而直流损失小。电感滤波缺点是体积大,成本高。

#铁磁饱和现象

交流稳压器 交流稳压器通常是利用 铁磁非线性特性构成,属于铁 磁稳压器,它是由铁磁饱和元 件再加谐振电容构成的稳压 器。 一、铁磁饱和现象 一个线圈通过电流时,线 圈中便有磁场产生,描述这个磁场有两个物理量,一个是磁场强度,用H来表示,它与线圈的圈数和流过线圈的电流强度的乘积(又称安匝数)有关;另一个是磁感应强度(又称磁通密度),用B来表示,B的大少除与安匝数有关外,还与线圈中的介质有关。如果介质是空气,那么H和B数值相等,如果介质是铁磁材料时,同一线圈流过同样的电流(H相同)的条件下,在有铁磁材料的导磁率用U来表示。 在铁磁材料中,U不是固定的常数,B和H之间不是线性关系,如图1所示,在图中可见,曲线的A点附近曲线开始弯曲,再往上,B值的变化越来越平缓,H变化而B值变化很少的现象我们就称为磁饱和现象。 在讨论稳压电源时,我们关心的是电压电流的变化,在磁饱和铁芯线圈讨论中,我们可以认为线圈中H与流过线圈的电流I成正比;线圈中的B与线圈的感生电压即线圈两端的电压V成正比。图2是一个铁磁介质线圈的伏安特性图,从图中可见,曲线有一段电压变化很少,动态电阻?V/?I比V/I少(这是稳压管的概念,磁饱和线圈不常用“动态电阻”的提法)。这就是饱和区段。 图3是一个简单的磁饱和稳压电路,L1是非饱和电感,L2是饱和电感。如果输入电压Vi发生变化,那么L1和L2的电流都将变化,但由于L2在饱和状态,所以L2上的电流变化时其两端的电压变化很少,大部分电压变化都落在L1上,从而保持了L2上电压,即输出电压V0的相对稳定。当负载发生变化时,其结果也一样,这种简单型的磁饱和稳压器存在两个问题:一是稳压性能差,主要原因是B-H曲线的饱和部分不够徒。二是功耗大,因为要使L2进入饱和状态所消耗的功耗过大。 图4是一个实用型的磁饱和交流稳压器,铁芯面积较大的一边是非饱和区,铁芯面积较少的一边是饱和区,L3称为电压补偿绕组,从上面我们知道,简单型的交流稳压器的缺点是输入电压变化会引起输出电压较大的变化,为此,改进方法是将非饱和区的一部分电压与输出电压V0反向串接,将变化部分相抵消。L3和L1绕在同一不饱和铁芯上,成为线性变压器,L3与L2串联,但电压方向相反,从而补偿了输出电压V0的变化,使V0更稳定。

共模电感

一、共模电感原理 在介绍共模电感之前先介绍扼流圈,扼流圈是一种用来减弱电路里面高频电流的低阻抗线圈。为了提高其电感扼流圈通常有一软磁材料制的核心。共模扼流圈有多个同样的线圈,电流在这些线圈里反向流,因此在扼流圈的芯里磁场抵消。共模扼流圈常被用来压抑干扰辐射,因为这样的干扰电流在不同的线圈里反向,提高系统的EMC。对于这样的电流共模扼流圈的电感非常高。共模电感的电路图如图1所示。 图1共模电感电路图示 共模信号和差模信号只是一个相对量,共模信号又称共模噪声或者称对地噪声,指两根线分别对地的噪声,对于开关电源的输入滤波器而言,是零线和火线分别对大地的电信号。虽然零线和火线都没有直接和大地相连,但是零线和火线可以分别通过电路板上的寄生电容或者杂散电容又或者寄生电感等来和大地相连。差模信号是指两根线直接的信号差值也可以称之为电视差。 假设有两个信号V1、V2 共模信号就为(V1+V2)/2 差模信号就为:对于V1 (V1-V2)/2;对于V2 -(V1-V2)/2 共模信号特点:幅度相等、相位相同的信号。 差模信号特点:幅度相等、相位相反的信号。 如图2所示为差模信号和共模信号的示意图。

图2差模信号和共模信号示意图

二、共差模噪声来源 对于开关电源而言,如果整流桥后的储能滤波大电容为理想电容,即等效 串联电阻为零(忽略所有电容寄生参数),则输入到电源的所有可能的差模噪 声源都会被该电容完全旁路或解耦,可是大容量电容的等效串联电阻并非为零。因此,输入电容的等效串联电阻是从差模噪声发生器看进去的阻抗Zdm的主 要部分。输入电容除了承受从电源线流入的工作电流外,还要提供开关管所需 的高频脉冲电流,但无论如何,电流流经电阻必然产生压降,如电容的等效串 联电阻,所以输入滤波电容两端会出现高频电压纹波,高频高压纹波就是来自 于差模电流。它基本上是一个电压源(由等效串联电阻导致的)。理论上,整 流桥导通时,该高频纹波噪声应该仅出现在整流桥输入侧。事实上,整流桥关 断时,噪声会通过整流桥二极管的寄生电容泄露。 高频电流流入机壳有许多偶然的路径。当开关电源中的主开关管的漏极高 低跳变时,电流流经开关管与散热器之间的寄生电容(散热器连接至外壳或者 散热器就是外壳)。在交流电网电流保持整流桥导通时,注入机壳的噪声遭遇 几乎相等的阻抗,因此等量流入零线和火线。因此,这是纯共模噪声。

电感式接近开关原理详解

电感式接近开关原理 1.电感式接近开关工作原理 电感式接近开关由三大部分组成:振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡器产生一个交变磁场。当金属目标接近这一磁场,并达到感应距离时,在金属目标内产生涡流,从而导致振荡衰减,以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号,触发驱动控制器件,从而达到非接触式之检测目的 2.霍尔接近开关工作原理 当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时,薄片的两端就会产生电位差,这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U,其表达式为U=K·I·B/d其中K为霍尔系数,I为薄片中通过的电流,B为外加磁场(洛伦慈力Lorrentz)的磁感应强度,d是薄片的厚度。 由此可见,霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。霍尔开关就属于这种有源磁电转换器件,它是在霍尔效应原理的基础上,利用集成封装和组装工艺制作而成,它可方便的把磁输入信号转换成实际应用中的电信号,同时又具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。霍尔开关的输入端是以磁感应强度B来表征的,当B值达到一定的程度(如B1)时,霍尔开关内部的触发器翻转,霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。输出端一般采用晶体管输出,和其他传感器类似有NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型(双极性)、双信号输出之分。霍尔开关具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点,内部采用环氧树脂封灌成一体化,所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。霍尔开关可应用于接近传感器、压力传感器、里程表等,作为一种新型的电器配件。 3.线性接近传感器的原理 线性接近传感器是一种属于金属感应的线性器件,接通电源后,在传感器的感应面将产生一个交变磁场,当金属物体接近此感应面时,金属中则产生涡流而吸取了振荡器的能量,使振荡器输出幅度线性衰减,然后根据衰减量的变化来完成无接触检测物体的目的。 该接近传感器具有无滑动触点,工作时不受灰尘等非金属因素的影响,并且低功耗,长寿命,可使用在各种恶劣条件下。线性传感器主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制。 4. 电感式接近开关工作原理 电感式接近开关由三大部分组成:振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡器产生一个交变磁场。当金属目标接近这一磁场,并达到感应距离时,在金属目标内产生涡流,从而导致振荡衰减,以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号,触发驱动控制器件,从而达到非接触式之检测目的。 附录1:部分常用材料的值 材料衰减系数 钢 1

电感饱和

电感饱和,会令电感急速下除,下降后的电感不能起到之前该起的作用.故饱和电流越高越好 温升电流,前明的说就是长时间通某一电流之后产品本身的温度变化.一般来说,很多磁性材料在高温 的情况下特性会变得不稳定,如U值改变,B值改变等.对一些线路要求电感较精确的电感影响会较大. 另产品本身温身太高会导致用户使用等其它问题.故温升电流也是越高越好. 由于元件厂商的测试方式可能与电路版的实际使用存在差异性.通常来说,客户知道饱和及温升电流后, 会留有适当的余量. 1 引言任何一个电感器的极限工作频率都受到其寄生电容的影响。电感器与变压器的频率响应在高频段与在低频段是不相同的。随工作频率的提高,集肤效应和临近效应引起绕组寄生阻抗增大,与此同时,绕组的寄生电容更是不能忽视。因此,精确地预测电感器工作在几百KHZ以上(如工作在开关电源中)时的频率响应,对设计高频功率电路是有积极意义的。不过绕组的寄生电容及阻抗都是分布参数,它们的值取决于频率。所以,从理论上预测电感器的频率响应特性的讨论与分析较多地集中在绕组与磁心的损耗上,而单层或多层绕组的寄生电容对高频特性的影响,则多以物理方面的理解,提出了一些实验数据。本文提出了一种计算单层或多层绕组电感器的寄生电容的方法,该方法建立在理论分析和电感器的实物结构上,即根据电感器的几何结构参数和绕组的层数来建立计算公式以预测寄生电容。例如,电感器的绕组常是分成许多相同的单元,使用其中一个单元的等效电路表达式,即可对无论是带有磁心还是没有磁心的单层或多层绕组的寄生电容进行计算,也可用作模拟试验。通过实验证明,该方法计算得出的寄生电容值是有很高准确度的。 2 电感器变压器的寄生电容模型电感器和变压器绕组具有分布寄生电容。这种电容可以通过连接在绕组两端之间的一个电容器来摸拟,如图1所示。本文对绕组的分布寄生电容进行分析是基于如图2所示的由单线均匀绕制的电感器结构模型。电感器总的寄生电容包括下列几个部分:a、同一层绕组匝与匝之间的电容;b、相邻层绕组匝与匝之间的电容;c、绕组每一匝对铁心及屏蔽层的电容图2 所示为有规则地绕制的三层绕组的剖视图。图3画出了匝与匝之间分布寄生电容的基本单元ABCD。由图2图3可见其绕组结构成几何对称,从绕组每一根导线发出的电力线完全被另外的导线包围。如果假设线圈的各部分(匝与匝、匝与铁心,匝与屏蔽层)彼此相距很近,则将没有那一根电力线可以发出去无穷远。因为绕组的结构呈几何对称,所以电力线肯定只在邻近的导线间均匀分布。如果只考虑两根相邻的导线,其电容的微分式可写为:ds = ε·ds/x ,(1)式中,ds为两导线相对的表面面积的微分;ε=εo·εr 是介质材料的介电常数;x是这两根导线对应表面之间的电力线长度。在一般情况下,长度x不是常数,但可以表示为一个给定的微面的函数。因此,应选择某一个坐标系统。对于圆形导体,给定的微面可以用一个角座标值θ表述,见图4所示。因此,dc也取决于角座标值θ。3 匝间分布寄生电容3.1 寄生电容的基本单元结构反映匝——匝之间寄生电容的基本单元(ABCD)如图3所示。从中可以看出,对于绕组同一层次的相邻两线匝与不同层次的相邻两线匝的寄生电容基本单元是相同的。因此,里层的绕组都可以分解为相同的基本单元,只有邻近铁心和邻近屏蔽层的单元与匝——匝间的单元不同。但如果采用一阶近似算法,则可以考虑为所有的寄生电容的基本单元是相同的。由图3所示可以看出,它们包含着每线匝的对应角度(=π/3)的周边部分。因此,为了得到匝——匝间的寄生电容,式(1)应该在π/3上积分。由图2和图3示出的寄生电容单元的对称性也说明了这种关系,使用一阶近似计算时,对于没有被完全包围的导线也可

片梭织机工作原理解析

第一节片梭织机机构作用及常见故障 片梭织机以投梭时间(110°)作为其它运动的标准参考时间。 一、原动部分 1、织机是由装在右墙板外侧上的电动机为动力源,由电动机皮带轮、离合器机构、开关机构、制动机构及防逆转机构组成。 2、电动机启动时间的调整、离合压力的调整、制动调整。 3、该机构常出现的故障及造成布面的疵点。 二、开口部分 1、片梭织机采用共轭凸轮开口机构,它是最为简单可靠的开口机构,它的最大综框数为10页,最大纬循环为8纬,因此,凸轮开口机构只能适于组织较为简单的织物。它配有寻断纬装置,方便车工处理纬停和机械调整,平综装置(自动)有利于减少开车痕的产生,同样也方便车工操作。 2、凸轮与转子间隙调整:0.15-0.30mm。 3、凸轮传动链条力的调整及故障。 力应适当,过紧损坏链条及轴承,过松直接影响开口机构的稳定,如开口时间变化,横档。 三、引纬部分 无梭织机效率与引纬的可靠性有重要的关系。由于片梭织机采用积极式引纬,因纬纱引不到全幅而发生停机的机会较少,即使梭口略有不清晰,纬纱仍可被引纬成功。采用消极引纬的喷气、喷水织机可靠性差,只有当梭口十分清晰时才能发挥较高的效率。 引纬部分主要由投梭机构、纬纱交接机构、接梭装置与回梭链以及供纬、纬纱力控制机构组成。 (一)投梭机构 采用扭轴投梭机构,机械加扭蓄能,破坏死点释能推动片梭飞行,这种机构具有十分良好的运转稳定性。 1、片梭 a D1型适用于大部分常见织物 b 表面光洁,梭亮,尾部击梭点应平整完好 c 每台车所有片梭厚度差异﹤0.02mm,梭夹夹持力 2、扭力轴投梭机构 扭轴有300°加扭蓄能时间,采用破坏连杆死点使扭轴中积聚的能量突然释放,推动片梭飞行,其能量释放时间十分急促,相当于主轴回转8°,以液压缓冲机构吸收余能,投梭时间:冷车108°-110°,热车110°-112°。 3、投梭靴的调整 投梭靴与投梭杆间隙居中,投梭靴与片梭间隙0.15-0.30mm。

共模滤波电感原理分析

共模滤波电感器不是电感量越大越好.主要看你要滤除的共模干扰的频率范围,先说一下共模电感器滤波原理:共模电感器对共模干扰信号的衰减或者说滤除有两个原理,一是靠感抗的阻挡作用,但是到高频电感量没有了靠的是磁心的损耗吸收作用;他们的综合效果是滤波的真实效果.当然在低频段靠的是电感量产生的感抗.同样的电感器磁心材料绕制成的电感器,随着电感量的增加,Z阻抗与频率曲线变化的趋势是随着你绕制的电感器的电感量的增加,Z 阻抗峰值电时的频率就会下降,也就是说电感量越高所能滤除的共模干扰的频率越低,换句话说对低频共模干扰的滤除效果越好,对高频共模信号的滤除效果越差甚至不起作用. 这就是为什么有的滤波器使用两级滤波共模电感器的原因一级是用低磁导率(磁导率7K以下铁氧体材料甚至可以使用1000的NiZn材料) 材料作成共模滤波电感器,滤出几十MHz 或更高频段的共模干扰信号,另一级采用高导磁材料(如磁导率10000h00的铁氧体材料或着非晶体材料)来滤除1MHz以下或者几百kHz的共模干扰信号. 因此首先要确认你要滤除共模干扰的频率范围然后再选择合适的滤波电感器材料. 共 模电感的测量与诊断 电源滤波器的设计通常可从共模和差模两方面来考虑。共模滤波器 最重要的部分就是共模扼流圈,与差模扼流圈相比,共模扼流圈的一个 显著优点在于它的电感值极高,而且体积又小,设计共模扼流圈时要考 虑的一个重要问题是它的漏感,也就是差模电感。通常,计算漏感的办 法是假定它为共模电感的1%,实际上漏感为共模电感的 0.5% ~ 4%之 间。在设计最优性能的扼流圈时,这个误差的影响可能是不容忽视的。 漏感的重要性 漏感是如何形成的呢?紧密绕制,且绕满一周的环形线圈,即 使没有磁芯,其所有磁通都集中在线圈“芯”内。但是,如果环形线圈 没有绕满一周,或者绕制不紧密,那么磁通就会从芯中泄漏出来。这种 效应与线匝间的相对距离和螺旋管芯体的磁导率成正比。共模扼流圈有 两个绕组,这两个绕组被设计成使它们所流过的电流沿线圈芯传导时方 向相反,从而使磁场为0。如果为了安全起见,芯体上的线圈不是双线 绕制,这样两个绕组之间就有相当大的间隙,自然就引起磁通“泄漏”, 这即是说,磁场在所关心的各个点上并非真正为0。共模扼流圈的漏感 是差模电感。事实上,与差模有关的磁通必须在某点上离开芯体,换句 话说,磁通在芯体外部形成闭合回路,而不仅仅只局限在环形芯体内。 如果芯体具有差模电感,那么,差模电流就会使芯体内的磁通 发生偏离零点,如果偏离太大,芯体便会发生磁饱和现象,使共模电感 基本与无磁芯的电感一样。结果,共模辐射的强度就如同电路中没有扼 流圈一样。差模电流在共模环形线圈中引起的磁通偏离可由下式得出:

电感滤波电路作用原理

电感滤波电路作用原理 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】

电容滤波电路电感滤波 电路作用原理 整流电路的输出电压不是纯粹的直流,从示波器观察整流电路的输出,与直流相差很大,波形中含有较大的脉动成分,称为纹波。为获得比较理想的直流电压,需要利用具有储能作用的电抗性元件(如电容、电感)组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。 常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。有源滤波的主要形式是有源RC滤波,也被称作电子滤波器。直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示,此值越大,则滤波器的滤波效果越差。 脉动系数(S)=输出电压交流分量的基波最大值/输出电压的直流分量。 半波整流输出电压的脉动系数为S=1.57,全波整流和桥式整流的输出电压的脉动系数S≈O.67。对于全波和桥式整流电路采用C型滤波电路后,其脉动系数S=1/(4(RLC/T-1)。(T为整流输出的直流脉动电压的周期。) 一、电阻滤波电路:

RC-π型滤波电路,实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。如图1(B)RC滤波电路。若用S表示C1两端电压的脉动系数,则输出电压两端的脉动系数S=(1/ωC2R)S。 由分析可知,电阻R的作用是将残余的纹波电压降落在电阻两端,最后由C2再旁路掉。在ω值一定的情况下,R愈大,C2愈大,则脉动系数愈小,也就是滤波效果就越好。而R值增大时,电阻上的直流压降会增大,这样就增大了直流电源的内部损耗;若增大C2的电容量,又会增大电容器的体积和重量,实现起来也不现实。这种电路一般用于负载电流比较小的场合。 二、电感滤波电路: 根据电抗性元件对交、直流阻抗的不同,由电容C及电感L所组成的滤波电路的基本形式如图1所示。因为电容器C对直流开路,对交流阻抗小,所以C并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小,对交流阻抗大,因此L应与负载串联。 并联的电容器C在输入电压升高时,给电容器充电,可把部分能量存储在电容器中。而当输入电压降低时,电容两端电压以指数规律放电,就可以把存储的能量释放出来。经过滤波电路向负载放电,负载上得到的输出电压就比较平滑,起到了平波作用。若采用电感滤波,当输入电压增高时,与负载串联的电感L中的电流增加,因此电感L将存储部分

电感饱和及电感测量的研究

电感饱和及电感测量的研究 一、 从物理特性上了解磁性材料的磁饱和 1、磁性材料的磁化 铁磁物质之所以能被磁化,是因为这类物质不同于非磁物质,在其内部有许多自发磁化的小区域—磁畴。在没有外磁场作用时,这些磁畴排列的方向是杂乱无章的(图1.1(a)),小磁畴间的磁场是相互抵消的,对外不呈现磁性。如给磁性材料加外磁场,例如将铁磁材料放在一个载流线圈中,在电流产生的外磁场作用下,材料中的磁畴顺着磁场方向转动,加强了材料内的磁场。随着外磁场加强,转到外磁场方向的磁畴就越来越多,与外磁场同向的磁感应强度就越强(1.1(b))。这就是说材料被磁化了。 2、磁材料的磁化曲线 2.1 磁性物质磁化过程和初始磁化曲线 如将完全无磁状态的铁磁物质进行磁化,磁场强度从零逐渐增加,测量铁磁物质的磁通密度,得到磁通密度和磁场强度之间关系,并用B-H 曲线表示,该曲线称为磁化曲线,如图1.2(e)曲线C 所示。没有磁化的磁介质中的磁畴完全是杂乱无章的,所以对外界不表现磁性(图1.2(a))。当磁介质置于磁场中,外磁场较弱时,随着磁场强度的增加,与外磁场方向相差不大的部分磁畴逐渐转向外磁场方向(图1.2(b )),磁感应B 随外磁场增加而增加(图 1.2(e )中oa 段)。如果将外磁场H 逐渐减少到零时,B 仍能沿ao 回到零,即磁畴发生了“弹性”转动,故这一段磁化是可逆的。 (a) (b) 图 1.1 铁磁物质的未磁化(a)和 被磁化(b)时的磁畴排列

当从磁场继续增大时,与外磁场方向相近的磁畴已经趋向于外磁场方向,那些与磁场方向相差较大的磁畴克服“摩擦”,也开始转向外磁场方向(图1.2(c)),因此磁感应B 随H 增大急剧上升,如磁化曲线ab 段。如果把ab 段放大了看,曲线呈现阶梯状,说明磁化过程是跳跃式进行的。如果这时减少外磁场,B 将不再沿ba 段回到零,过程是不可逆的。 磁化曲线到达b 点后,大部分磁畴已趋向了外磁场,从此再增加磁场强度,可转动的磁畴越来越少了,故B 值增加的速度变缓。这段磁化曲线附近称为磁化曲线膝部。从b 进一步增大磁场强度,只有很少的磁畴可以转向(图1.2(d )),因此磁化曲线缓慢上升,直至停止上升(c 点),材料磁性能进入所谓饱和状态,随磁场强度增加B 增加很少,该段磁化曲线称为饱和段。这段磁化过程也是不可逆的。 铁磁材料的B 和H 的关系可表示为 H J B 0μ+= (1.1) 式中μ0—真空磁导率;J —磁化强度。上式表示磁芯中磁通密度是磁性介质的磁感应强度J (也 B B B c H b C a B (a) (b) H B b c a tg α=μ0 A H o H (c) (d) (e) 图 1.2 铁磁物质的磁化特性

电感的原理和作用

电感的原理和作用(2008-07-06 11:06:54) 标签:杂谈分类:电阻--电容--电感电感是导线内通过交流电流时,在导线的内部周围产生交变磁通,导线的磁通量与生产此磁通的电流之比。 当电感中通过直流电流时,其周围只呈现固定的磁力线,不随时间而变化;可是当在线圈中通过交流电流时,其周围将呈现出随时间而变化的磁力线。根据法拉弟电磁感应定律---磁生电来分析,变化的磁力线在线圈两端会产生感应电势,此感应电势相当于一个“新电源”。当形成闭合回路时,此感应电势就要产生感应电流。由楞次定律知道感应电流所产生的磁力线总量要力图阻止磁力线的变化的。磁力线变化来源于外加交变电源的变化,故从客观效果看,电感线圈有阻止交流电路中电流变化的特性。电感线圈有与力学中的惯性相类似的特性,在电学上取名为“自感应”,通常在拉开闸刀开关或接通闸刀开关的瞬间,会发生火花,这自感现象产生很高的感应电势所造成的。 总之,当电感线圈接到交流电源上时,线圈内部的磁力线将随电流的交变而时刻在变化着,致使线圈产生电磁感应。这种因线圈本身电流的变化而产生的电动势,称为“自感电动势”。 由此可见,电感量只是一个与线圈的圈数、大小形状和介质有关的一个参量,它是电感线圈惯性的量度而与外加电流无关。 电感器的作用1. 电感线圈阻流作用:电感线圈线圈中的自感电动势总是与线圈中的电流变化抗。电感线圈对交流电流有阻碍作用,阻碍作用的大小称感抗XL,单位是欧姆。它与电感量L和交流电频率f的关系为XL=2πfL,电感器主要可分为高频阻流线圈及低频阻流线圈。 电感器的作用2. 调谐与选频作用:电感线圈与电容器并联可组成LC调谐电路。即电路的固有振荡频率f0与非交流信号的频率f相等,则回路的感抗与容抗也相等,于是电磁能量就在电感、电容来回振荡,这LC回路的谐振现象。谐振时电路的感抗与容抗等值又反向,回路总电流的感抗最小,电流量最大(指 f="f0"的交流信号),LC谐振电路具有选择频率的作用,能将某一频率f的交流信号选择出来。 电感器的作用3. 电感器还有筛选信号、过滤噪声、稳定电流及抑制电磁波干扰等作用。

EMI滤波器电路原理及设计

EMI滤波器电路原理及设计 引言 开关电源以其体积小、重量轻、效率高等优点被广泛应用于电力电子设备系统中,但是开关电源易受到电磁干扰,产生误动作,且本身的高频信号也会引起大量的噪声,会污染电网环境,干扰同一电网其他电子设备的正常工作。这样就对EMC提出了更高的要求指标。 分类: 开关电源中的电磁干扰(EMI)主要有传导干扰和辐射干扰。通过正确的屏蔽和接地系统设计可以得到有效的控制,对于传导干扰来说,加装EMI滤波器,是一种比较经济有效的措施,辐射干扰的抑制可以通过加装变压器屏蔽铜片。 EMI滤波器介绍 开关电源与交流电网相连,尽管开关电源是一个单端口网络,但具有相线(L),零线(N),地线(E)的开关电源实际上形成了两个AC端口,所以噪声源在实际分析中可以将其分解为共模和差模噪声源。火线(L)与零线(N)之间的干扰叫做差模干扰(属于对称性干扰),火线(L)与地线(E)之间的干扰叫做共模干扰(非对称性干扰)。在一般情况下,差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小;共模干扰幅度大、频率高,还可以通过导线产生辐射,所造成的干扰较大。 开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等,外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。 1.开关电源的EMI干扰源 开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等,外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。 (1)功率开关管 功率开关管工作在On-O ff快速循环转换的状态,dv/dt和di/dt都在急剧变换,因此,功率开关管既是电场耦合的主要干扰源,也是磁场耦合的主要干扰源。 (2)高频变压器 高频变压器的EMI来源集中体现在漏感对应的di/dt快速循环变换,因此高频变压器是磁场耦合的重要干扰源。 (3)整流二极管 整流二极管的EMI来源集中体现在反向恢复特性上,反向恢复电流的断续点会在电感(引线电感、杂散电感等)产生高 dv/dt,从而导致强电磁干扰。 (4)PCB 准确的说,PCB是上述干扰源的耦合通道,PCB的优劣,直接对应着对上述EMI源抑制的好坏。

(整理)抑制共模电感

共模电感 求助编辑 共模电感 共模电感(Common mode Choke),也叫共模扼流圈,常用于电脑的开关电源中过滤共模的电磁干扰信号。在板卡设计中,共模电感也是起EMI滤波的作用,用于抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射。 目录

小知识:EMI(Electro Magnetic Interference,电磁干扰) 计算机内部的主板上混合了各种高频电路、数字电路和模拟电路,它们工作时会产生大量高频电磁波互相干扰,这就是EMI。EMI还会通过主板布线或外接线缆向外发射,造成电磁辐射污染,不但影响其他的电子设备正常工作,还对人体有害。 PC板卡上的芯片在工作过程中既是一个电磁干扰对象,也是一个电磁干扰源。总的来说,我们可以把这些电磁干扰分成两类:串模干扰(差模干扰)与共模干扰(接地干扰)。以主板上的两条PCB走线(连接主板各元件的导线)为例,所谓串模干扰,指的是两条走线之间的干扰;而共模干扰则是两条走线和PCB地线之间的电位差引起的干扰。串模干扰电流作用于两条信号线间,其传导方向与波形和信号电流一致;共模干扰电流作用在信号线路和地线之间,干扰电流在两条信号线上各流过二分之一且同向,并以地线为公共回路。 共模电感 如果板卡产生的共模电流不经过衰减过滤(尤其是像USB和IEEE 1394接口这种高速接口走线上的共模电流),那么共模干扰电流就很容易通过接口数据线产生电磁辐射——在线缆中因共模电流而产生的共模辐射。美国FCC、国际无线电干扰特别委员会的CISPR22以及我国的GB9254等标准规范等都对信息技术设备通信端口的共模传导干扰和辐射发射有相关的限制要求。为了消除信号线上输入的干扰信号及感应的各种干扰,我们必须合理安排滤波电路来过滤共模和串模的干扰,共模电感就是滤波电路中的一个组成部分。 共模电感实质上是一个双向滤波器:一方面要滤除信号线上共模电磁干扰,另一方面又要抑制本身不向外发出电磁干扰,避免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。 图2是我们常见的共模电感的内部电路示意图,在实际电路设计中,还可以采用多级共模电路来更好地滤除电磁干扰。此外,在主板上我们也

电流互感器工作原理

电流互感器 1、原理 一次电流I 1流过一次绕组,建立一次磁动势 (N 1I 1),亦被称为一次安匝,其中N 1为一次绕组的匝数;一次磁动势分为两部分,其中小一部分用于励磁,在铁心中产生磁通,另一部分用来平衡二次磁动势(N 2I 2),亦被称为二次安匝,其中N 2为二次绕组的匝数。励磁电流设为I 0,励磁磁动势(N 1I 0),亦被称为励磁安匝。平衡二次磁动势的这部分一次磁动势,其大小与二次磁动势相等,但方向相反。磁势平衡方程式如下: 120121I N I N I N ? ? ? += 在理想情况下,励磁电流为零,即互感器不消耗能量,则有 12120I N I N ? ? += 若用额定值表示,则 1212 N N I N I N ? ? =- 其中1N I ? ,2N I ? 为一次、二次绕组额定电流。

额定一次、二次电流之比为电流互感器额定电流比,12N N N I K I = P 1 1I ? P 2 2 I ? Z B 电流互感器工作原理 E 2 11I N ? 22I N ? 22I N ? - 01I N ?

电流互感器的等值电路如下图所示: Z 1 Z 2 1 I ? 2I ? ? Z M 2U ? Z B ' 1 E ? 2E ? 根据电工原理,励磁电流在铁心中建立主磁通,它穿过一次、二次绕组的全部线匝。由于互感器铁心有磁滞和涡流损耗,励磁电流的一部分供给这些损耗,称为有功部分,另一部分用于励磁,称为无功部分。所以励磁电流与主磁通相差角,这个角称为铁损角。主磁通在二次绕组中感应出电动势2E ? ,相位相差90(滞后);则: 222()B E I Z Z ? ? =+ 式中 Z 2---二次绕组的内阻抗, Z 2= R 2 +jX2

ANSYS-Maxwell-2D求解齿槽转矩、饱和电感、饱和磁链的几种方法

齿槽转矩、 一、问题描述 1.齿槽转矩T cog :当永产生的转矩即为T cog ,它是 是永磁电机特有的问题之关键问题。 2.饱和电感:绕组存在导致绕组电感变化。考虑高电机模型精度有重要意 3.饱和磁链:绕组交链存在饱和现象。 二、基于Maxwell 2d 的求Maxwell 2D 可以有效对于求Tcog,方法很多为模板,介绍3种方法。打开该案例后,首先Settings 中设置“Fract 算例,将新算例的类型修例,删除RMxprt 算例,按 1.静磁场扫描转子旋转角首先,选中转子轭和4在弹出窗口中将旋转角度弹出的窗口中,定义变量磁链等随电流变化的规律 ANSYS Maxwell 求解 、饱和电感、饱和磁链 永磁电机绕组不通电时,永磁体和定子是永磁体与电枢齿之间相互作用力的之一,是高性能永磁电机设计和制造中在电感,当电机负载不同时,铁心的虑不同负载电流、不同转子角度下的绕意义。 链有磁链,跟电感一样,磁链也受电流求解T cog 的方法 仿真得出永磁电机电磁方案的齿槽转多。本文以R17.2 RMxprt 中的自带案例 先将系统中的案例另存到工作目录ions 1”,计算并生成Maxwell 2D 修改为静磁场算例,并分别再复制一按照图1重命名各个算例。 图1 算例重命名 角度的方法 个永磁体,做旋转操作(选菜单Edit 度设置为一个新变量“my_ang”(如图量“my_ang”的初值为“0 deg”。律,则类似地在输入电流的地方,将电链的方法 子铁芯之间相互作用 的切向分量引起的。T cog 中必须考虑和解决的的磁饱程度会有差异,绕组电感变化,对提流、转子角度的影响,转矩、电感、磁链。 例4极24槽“assm-1”录下,然后在Design 瞬态场算例。复制该一次静磁场和瞬态场算 t->Arrange->Rotate),图2),并确定;在新(如要求转矩、电感、电流定义为新变量。)

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