Inductances de mode commun, sont souvent utilisés dans les alimentations à découpage d'ordinateur pour filtrer les signaux d'interférence électromagnétique en mode commun. Dans la conception de la carte, l'inductance de mode commun joue également le rôle de filtrage EMI, utilisé pour supprimer le rayonnement extérieur et l'émission d'ondes électromagnétiques générées par les lignes de signaux à grande vitesse.
En tant que composant important des composants magnétiques, les inductances sont largement utilisées dans les circuits électroniques de puissance. C'est un élément indispensable notamment dans les circuits de puissance. Tels que les relais électromagnétiques dans les équipements de contrôle industriel et les compteurs d'énergie électrique (wattheures) dans les systèmes électriques. Les filtres aux extrémités d'entrée et de sortie des équipements d'alimentation à découpage, les tuners aux extrémités de réception et de transmission du téléviseur, etc. sont tous indissociables des inductances. Les principales fonctions des inductances dans les circuits électroniques sont : le stockage d'énergie, le filtrage, l'inductance, la résonance, etc. Dans les circuits de puissance, puisque les circuits traitent du transfert d'énergie de courants importants ou de hautes tensions, les inductances sont pour la plupart des inductances de « type puissance ».
Précisément parce que l'inductance de puissance est différente de l'inductance de traitement du petit signal, la topologie de l'alimentation à découpage est différente lors de la conception et la méthode de conception a également ses propres exigences, ce qui entraîne des difficultés de conception.InducteursLes circuits d'alimentation actuels sont principalement utilisés pour le filtrage, le stockage d'énergie, le transfert d'énergie et la correction du facteur de puissance. La conception des inducteurs couvre de nombreux aspects des connaissances tels que la théorie électromagnétique, les matériaux magnétiques et les règles de sécurité. Les concepteurs doivent avoir une compréhension claire des conditions de travail et des exigences des paramètres associés (tels que le courant, la tension, la fréquence, l'échauffement, les propriétés des matériaux, etc.) pour prendre des décisions. La conception la plus raisonnable.
Classification des inducteurs :
Les inducteurs peuvent être divisés en différents types en fonction de leur environnement d'application, de leur structure de produit, de leur forme, de leur utilisation, etc. Habituellement, la conception d'inducteurs commence par l'environnement d'utilisation et d'application comme point de départ. Dans les alimentations à découpage, les inductances peuvent être divisées en :
Starter en mode normal
Correction du facteur de puissance – Self PFC
Inductance couplée réticulée (Coupler Choke)
Inducteur de lissage du stockage d'énergie (Smooth Choke)
Bobine d'amplificateur magnétique (MAG AMP Coil)
Les inductances de filtre en mode commun nécessitent que les deux bobines aient la même valeur d'inductance, la même impédance, etc., de sorte que ce type d'inductance adopte des conceptions symétriques et leurs formes sont principalement TOROID, UU, ET et autres formes.
Comment fonctionnent les inducteurs de mode commun :
L'inductance de filtre en mode commun est également appelée bobine d'arrêt en mode commun (ci-après dénommée inductance en mode commun ou CM.M.Choke) ou filtre de ligne.
Les inductances de filtre en mode commun nécessitent que les deux bobines aient la même valeur d'inductance, la même impédance, etc., de sorte que ce type d'inductance adopte des conceptions symétriques et leurs formes sont principalement TOROID, UU, ET et autres formes.
Comment fonctionnent les inducteurs de mode commun :
L'inductance de filtre en mode commun est également appelée bobine d'arrêt en mode commun (ci-après dénommée inductance en mode commun ou CM.M.Choke) ou filtre de ligne.
Dans lealimentation à découpage, en raison des changements rapides du courant ou de la tension dans la diode de redressement, le condensateur de filtrage et l'inductance, des sources d'interférences électromagnétiques (bruit) sont générées. Dans le même temps, il existe également des bruits harmoniques d'ordre élevé autres que la fréquence industrielle dans l'alimentation d'entrée. Si ces interférences ne sont pas éliminées, la suppression endommagera l'équipement de charge ou l'alimentation à découpage elle-même. Par conséquent, les agences de réglementation de la sécurité de plusieurs pays ont publié des réglementations sur les émissions d'interférences électromagnétiques (EMI).
règles de contrôle correspondantes. À l'heure actuelle, la fréquence de commutation des alimentations à découpage est de plus en plus élevée et les interférences électromagnétiques deviennent de plus en plus graves. Par conséquent, des filtres EMI doivent être installés dans les alimentations à découpage. Les filtres EMI doivent supprimer à la fois le bruit en mode normal et en mode commun pour répondre à certaines exigences. standard. Le filtre de mode normal est chargé de filtrer le signal d'interférence de mode différentiel entre les deux lignes à l'extrémité d'entrée ou de sortie, et le filtre de mode commun est responsable de filtrer le signal d'interférence de mode commun entre les deux lignes d'entrée. Les inducteurs de mode commun réels peuvent être divisés en trois types : AC CM.M.CHOKE ; DC CM.M.CHOKE et SIGNAL CM.M.CHOKE en raison des différents environnements de travail. Il convient de les distinguer lors de la conception ou de la sélection. Mais son principe de fonctionnement est exactement le même, comme le montre la figure (1) :
Comme le montre la figure, deux ensembles de bobines de sens opposés sont enroulés sur le même anneau magnétique. Selon la règle du tube spiralé de droite, lorsqu'une tension en mode différentiel de polarité opposée et de même amplitude de signal est appliquée aux bornes d'entrée A et B, lorsque , il y a un courant i2 indiqué en ligne continue et un flux magnétique. Φ2 indiqué en ligne continue est généré dans le noyau magnétique. Tant que les deux enroulements sont complètement symétriques, les flux magnétiques dans les deux directions différentes dans le noyau magnétique s'annulent. Le flux magnétique total est nul, l'inductance de la bobine est presque nulle et il n'y a aucun effet d'impédance sur le signal en mode normal. Si un signal de mode commun avec la même polarité et une amplitude égale est appliqué aux bornes d'entrée A et B, il y aura un courant i1 indiqué par la ligne pointillée, et un flux magnétique Φ1 indiqué par la ligne pointillée sera généré dans le champ magnétique. noyau, alors le flux magnétique dans le noyau aura la même direction et se renforcera mutuellement, de sorte que la valeur d'inductance de chaque bobine soit le double de celle lorsqu'elle existe seule, et XL = ωL. Par conséquent, la bobine de cette méthode d’enroulement a un fort effet de suppression des interférences en mode commun.
Le filtre EMI réel est composé de L et C. Lors de la conception, les circuits de suppression en mode différentiel et en mode commun sont souvent combinés (comme le montre la figure 2). Par conséquent, la conception doit être basée sur la taille du condensateur de filtrage et sur les règles de sécurité requises. Les normes prennent des décisions sur les valeurs des inducteurs.
Sur la figure, L1, L2 et C1 forment un filtre en mode normal et L3, C2 et C3 forment un filtre en mode commun.
Conception de l'inducteur de mode commun
Avant de concevoir une inductance de mode commun, vérifiez d'abord que la bobine doit respecter les principes suivants :
1 > Dans des conditions normales de travail, le noyau magnétique ne sera pas saturé à cause du courant d'alimentation.
2 > Il doit avoir une impédance suffisamment grande pour les signaux parasites haute fréquence, une certaine bande passante et une impédance minimale pour le courant du signal à la fréquence de fonctionnement.
3 > Le coefficient de température de l'inducteur doit être faible et la capacité distribuée doit être faible.
La résistance 4>DC doit être aussi petite que possible.
5> L'inductance d'induction doit être aussi grande que possible et la valeur de l'inductance doit être stable.
6 >L'isolation entre les enroulements doit répondre aux exigences de sécurité.
Étapes de conception de l'inductance en mode commun :
Étape 0 d'acquisition SPEC : niveau autorisé EMI, emplacement de l'application.
Étape 1 Déterminez la valeur de l'inductance.
Étape 2 Le matériau de base et les spécifications sont déterminés.
Étape 3 Déterminez le nombre de tours d'enroulement et le diamètre du fil.
Étape 4 Vérification
Étape 5Test
Exemples de conception
Étape 0 : circuit de filtre EMI comme indiqué sur la figure 3
CX = 1,0 Uf Cy = 3300PF Niveau EMI : Fcc classe B
Type : starter de mode commun ca
Étape 1 : Déterminez l’inductance (L) :
Il ressort du schéma de circuit que le signal de mode commun est supprimé par le filtre de mode commun composé de L3, C2 et C3. En fait, L3, C2 et C3 forment deux circuits série LC, qui absorbent respectivement le bruit des lignes L et N. Tant que la fréquence de coupure du circuit filtrant est déterminée et que la capacité C est connue, l'inductance L peut être obtenue par la formule suivante.
fo= 1/(2π√LC)L → 1/(2πfo)2C
Habituellement, la bande passante du test EMI est la suivante :
Interférence conduite : 150KHZ → 30MHZ (Remarque : norme VDE 10KHZ – 30M)
Interférence de rayonnement: 30 MHZ 1 GHZ
Le filtre réel ne peut pas atteindre la courbe d'impédance abrupte du filtre idéal, et la fréquence de coupure peut généralement être réglée à environ 50 KHZ. Ici, en supposant fo = 50 KHZ, alors
L =1/(2πfo)2C = 1/ [( 2*3,14*50000)2 *3300*10-12] = 3,07 mH
L1, L2 et C1 forment un filtre en mode normal (passe-bas). La capacité entre les lignes est de 1,0 uF, donc l'inductance en mode normal est :
L = 1/ [( 2*3,14*50000)2 *1*10-6] = 10,14uH
De cette manière, la valeur d'inductance théoriquement requise peut être obtenue. Si vous souhaitez obtenir une fréquence de coupure fo inférieure, vous pouvez augmenter encore la valeur de l'inductance. La fréquence de coupure n'est généralement pas inférieure à 10 KHZ. Théoriquement, plus l'inductance est élevée, meilleur est l'effet de suppression EMI, mais une inductance trop élevée réduira la fréquence de coupure, et le filtre réel ne peut atteindre qu'une certaine large bande, ce qui aggrave l'effet de suppression du bruit haute fréquence (généralement La composante de bruit de l'alimentation à découpage est d'environ 5 à 10 MHZ, mais il existe des cas où elle dépasse 10 MHZ). De plus, plus l'inductance est élevée, plus l'enroulement a de tours, ou plus l'ui du CORE est élevé, ce qui entraînera une augmentation de l'impédance basse fréquence (le DCR devient plus grand). À mesure que le nombre de spires augmente, la capacité distribuée augmente également (comme le montre la figure 4), permettant à tous les courants haute fréquence de circuler à travers cette capacité. L'interface utilisateur trop élevée rend CORE facilement saturé, et il est également extrêmement difficile et coûteux à produire.
Étape 2 : Déterminez le matériau et la TAILLE DU Cœur
D'après les exigences de conception ci-dessus, nous pouvons savoir que l'inducteur de mode commun doit être difficile à saturer, il est donc nécessaire de choisir un matériau avec un faible rapport d'angle BH. Étant donné qu'une valeur d'inductance plus élevée est requise, la valeur ui du noyau magnétique doit également être élevée, et elle doit également avoir une perte de noyau plus faible et une valeur Bs plus élevée, le matériau de ferrite Mn-Zn CORE est actuellement le matériau CORE le plus approprié qui répond aux exigences. au-dessus des exigences.
Il n'y a pas de réglementation précise sur la TAILLE COEE lors de la conception. En principe, il suffit de répondre à l'inductance requise et de minimiser la taille du produit conçu dans la plage de perte basse fréquence autorisée.
Par conséquent, le matériau CORE et l'extraction de TAILLE doivent être examinés en fonction du coût, de la perte admissible, de l'espace d'installation, etc. La valeur CORE couramment utilisée des inducteurs en mode commun se situe entre 2 000 et 10 000. Le noyau en poudre de fer présente également une faible perte de fer, un Bs élevé et un faible Rapport angulaire BH, mais son ui est faible, il n'est donc généralement pas utilisé dans les inducteurs en mode commun, mais ce type de noyau est l'un des inducteurs en mode normal. Matériaux privilégiés.
Étape 3 Déterminez le nombre de tours N et le diamètre du fil dw
Déterminez d’abord les spécifications du CORE. Par exemple, dans cet exemple, T18*10*7, A10, AL = 8230±30 %, alors :
N = √L / AL = √(3,07*106 ) / (8230*70%) = 23 TS
Le diamètre du fil est basé sur la densité de courant de 3 ~ 5A/mm2. Si l'espace le permet, la densité de courant peut être sélectionnée aussi faible que possible. Supposons que le courant d'entrée I i = 1,2 A dans cet exemple, prenons J = 4 A/mm2
Alors Aw = 1,2 / 4 = 0,3 mm2 Φ0,70 mm
L'inducteur de mode commun réel doit être testé sur des échantillons réels pour confirmer la fiabilité de la conception, car les différences dans les processus de fabrication entraîneront également des différences dans les paramètres de l'inducteur et affecteront l'effet de filtrage. Par exemple, une augmentation de la capacité distribuée provoquera un bruit haute fréquence. Plus facile à transmettre. L'asymétrie des deux enroulements augmente la différence d'inductance entre les deux groupes, formant une certaine impédance au signal en mode normal.
Résumer
1 > La fonction de l'inductance de mode commun est de filtrer le bruit de mode commun dans la ligne. La conception nécessite que les deux enroulements aient une structure complètement symétrique et les mêmes paramètres électriques.
2 > La capacité distribuée de l'inducteur de mode commun a un impact négatif sur la suppression du bruit haute fréquence et doit être minimisée.
3 > La valeur d'inductance de l'inductance de mode commun est liée à la bande de fréquence de bruit qui doit être filtrée et à la capacité correspondante. La valeur de l'inductance est généralement comprise entre 2 mH et 50 mH.
Source de l'article : réimprimé à partir d'Internet
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Heure de publication : 28 mai 2024