tag 标签: 共模电感

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    2019-9-2 17:13
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    CAN的设计上,我们一般为了总线的通讯更加可靠,于是CAN接口添加各种器件,但真正的应用并非都需要,太多的防护一是增加成本,二是器件的寄生参数肯定影响信号本身质量。我们就来简单介绍Can总线加共模电感是如何定义的。 其实 我们在 现实 应用中看到 很 多 CAN 总线加 共模电感 ,常规测试中 也 看不到它 具体 对哪一项指标有明显改善, 有可能 反而影响波形质量。工程师为了以防万一,确保可靠, 会对 CAN添加全面外围电路。CAN芯片其实有很好的抗静电,瞬态电压能力,有些收发器自身也有不错的EMC性能,我们在应用中可根据设计要求每个增加防护、滤波等外围。对于CAN总线要不要加共模电感,我们主要从电磁兼容去考虑。 共模电感是在一个磁环的上下两个半环上,分别绕制相同匝数但绕向相反的 线圈 。共模干扰是相同的,所以磁环中形成的磁力线相互叠加,电感阻抗大从而起到衰减干扰的作用。对于差模信号在磁环中形成的磁力线是相互抵消的,并没有抑制作用,仅有线圈电阻及很小的漏感对差模信号有略微影响。共模电感本质上是一个双向 滤波器 ,一方面滤除信号线上的共模信号干扰,另一方面抑制信号线本身不向外发出电磁干扰。 CAN收发器内部CANH、CANL分别为开源,开漏输出形式,驱动电路如下图所示。这种方式可以使总线轻松实现显性电平的驱动,而隐性电平则通过终端电阻放电来实现。 为 什么 CAN总线加共模电感,因为对于CAN接口的EMC问题,除了选用更好性能,符号要求的CAN收发芯片,另一种简单的方法就是对CAN接口增加外围,共模电感是一种很好的选择。 本文出自深圳市阿赛姆科技有限公司转载请说明出处及链接(http://www.asim-emc.com/)
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    2019-8-21 15:38
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    共模电感 (Common mode Choke),也叫共模扼流圈,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 ; 因此共模扼流圈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 。 在 电子产品 板卡设计中,共模 电感 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,那么具体怎么设计电路了,以 HDMI为例请参考如下图: 为什么能防 EMI?要弄清楚这点,我们需要从 它 的结构开始分析 ; 共模电感的滤波电路, La和Lb就是共模电感线圈 , 这两个线圈绕在同一铁芯上,匝数和相位都相同 (绕制反向),当电路中的正常电流流经共模扼流圈时,电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消,此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响(和少量因漏感造成的阻尼);当有共模电流流经线圈时,由于共模电流的同向性,会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗,使线圈表现为高阻抗,产生较强的阻尼效果,以此衰减共模电流,达到滤波的目的。 共模电感 选型时 需要注意的是所需滤波的频段,共模阻抗越大越好,因此我们在选择共模扼流圈时需要看器件资料,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。需要指出,当额定电流较大时,共模扼流圈的线径也要相应增大,以便能承受较大的电流。此外,适当增加电感量,可改善低频衰减特性。 本文出自深圳市阿赛姆科技有限公司转载请说明出处及链接 ( http://www.asim-emc.com/ )
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    2014-1-14 13:16
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    在电子产品中进行开关操作,直接或是间接雷击引起的瞬间过电压都会对设备产生干扰,而雷击涌浪测试就是用于来检验设备对于抵抗雷击涌浪的能力。 根据IEC-61000-4-5所定出的雷击测试标准,表1为对电源供应器所订定的规范。 其雷击测试的波形有两种:开路电压波形1.2μ/50μS(图1)和短路电流波形8/20μS(图2)。 表1:测试等级选择(根据安装条件) 图1:开路电压波形1.2μ/50μs 图2:短路电流波形8/20μs 根据法规记载,其组合波信号产生器接线图如下图,电压会先经由Ccoupling(=18μF)进入Line(火线)或Neutral(零线)端。 图3:单相线对线耦合/解耦网络 图4:单相线对地耦合/解耦网络 故在测试雷击测试时,无论火线对零线,火线或零线对电源地,雷击涌浪会依照下图所示路径,先经由MOV钳位后,再往大电容(C1)方面走,最后累积在大电容上,此时大电流会将大电容上的电压往上抬升至高电压,该高电压往往都会超过大电容的额定电压。 图5:雷击路径 图6:大电容波形观察于雷击涌浪瞬间 根据电容厂商的规格书记载,如下表2浪涌电压测试。但这会因不同厂牌而有所不同。当雷击涌浪在大电容上产生的过高的电压(浪涌电压),且累积次数过多,会有机会将电容里的电极铝箔损坏,小则大电容的顶部会突起,大则正负电极铝箔变形后正负短路而造成较大的损坏电流。如表2为例,400V额定电压的大电容,其可耐受的浪涌电压为450Vdc(1000次)。 表2:大电容浪涌电压耐受力定义(来源Rubycon corp.) 突然产生的损坏电流,会如下图7所示将所流经的零件瞬间烧毁。例如NTC、熔断器、L1(共模电感)的铜线或绝缘漆,及桥式整流器的其中二颗整流二极管。 图7:雷击测试损坏路径 《电子技术设计》网站版权所有,谢绝转载 以实例24W(12伏特2安培)的范例中,测试电击电压4.5KV,所观测到的MOSFET Vds电压如下图8。在雷击瞬间,Vds电压会因大电容电压被慢慢抬升而被垫高,此范例中的MOSFET为600伏特耐压,但图中的Vds压已被抬升至接近700伏特,此时MOSFET已进入Avalanche_breakdown(雪崩击穿:是指对半导体施加足够的电压时,流过它们的电流突然增大。强大的电流而产生的电子能够击出原子中的电子而使它变成自由电子。)。 图8:MOSFET与限流电阻之波形观察于雷击涌浪瞬间 一般来说共模电感的功用除了在EMI防制上的效果外,在雷击瞬间时,假设电感不饱和的情况下,雷击电压会被电感所抑制住,而产生出的雷击电流涌波也会比较低。但实际上共模电感会在发生电击瞬间后的几μs产生瞬间饱和现象,电感的阻抗瞬间消失,所有的电击电流涌波直接经由桥式整流器进入大电容。 在实验中将共模电感的感量加大,来实测对大电容电压的影响。如图9所示,加大感量后,可以增加电感的感抗,并抑制雷击涌浪的能量,进而将大电容的电压压低,延长电容的使用寿命。并观察MOSFET的Vds耐压,也因此而降低不少,如图10。所以,防止共模电感在瞬间饱和的一般对策有加gas tube(气体放电管)、尖端放电layout等等。 图9:增大共模电感(1) 图10:增大共模电感(2)_ch1:MOSFET的Vds;ch2:VRsense 在雷击涌浪的防制中,除了热敏电阻(NTC)、MOV(金属氧化物压敏电阻)、气体放电管以外,共模电感也可以是其中一个防制组件,再搭配适当的安全距离设计,如变压器的绝缘距离、光耦合器的绝缘距离、Y电容的桥接地路径等,便可有效的强化对于抵抗雷击涌浪的能力。 对于PWM IC部份,以通嘉(Leadtrend)的LD5530(SOT26)为例,如图11所示。侦测Rsense的Rcs-Ccs滤波器需要尽量靠近IC端,以防雷击瞬间产生的干扰。Ccomp电容和Cotp滤波电容也需靠近IC端以防干扰。而Vcc方面,由于LD5530有小于1uA的低启动电流与高节能特性(无负载100mW@264VAC),其使用的Rstart_up可以相对较其他厂牌IC来的大,大的电阻(Rstart_up)对雷击瞬间产生的抵抗力也较强,可以抵抗较多的能量由启动电阻进入IC的Vcc引脚,在PCB布线最后进入Vcc引脚时,再加一个CVcc滤波电容0.1uF以稳定IC的Vcc OVP误动作是很重要的一个部件。对于某些6.6KV高雷击测试次数的规范来说,以上都可以有效强化电源产品的抵抗雷击涌浪的能力。 图11:LD5530 PCB Layout建议 目前LD5530有低起动电流(1μA)、低UVLO关断电压(7.5V)及空载时低工作电流(0.65mA工作电流),对于在调整空载及轻载效能时有很大的帮助,以65W为例,264Vac输入条件时,空载损耗可以达到81mW以下,20W为例,空载损耗可以达到64mW以下。且具备有低开支设计与高性能的优势,内置Vcc OVP、SCP/OPP/OLP保护、精准OCP高低压补偿、外部OTP保护与精准CS OVP设定的功能。 参考文献: 1. IEC-61000-4-5 second edition 2005-11 2. 洪胜群/林玉焜,《Power supply的雷击防制》,http://www.eettaiwan.com/ART_8800644618_675763_AN_ec326bf9.HTM 3. LD5530 Datasheet, Leadtrend corp. 4. Capacitor Datasheet of Rubycon corp. (本文作者现任职于通嘉科技 Leadtrend Technology Corp.) 《电子技术设计》网站版权所有,谢绝转载
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    2013-11-25 13:47
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    在电子产品中进行开关操作,直接或是间接雷击引起的瞬间过电压都会对设备产生干扰,而雷击涌浪测试就是用于来检验设备对于抵抗雷击涌浪的能力。 根据IEC-61000-4-5所定出的雷击测试标准,表1为对电源供应器所订定的规范。 其雷击测试的波形有两种:开路电压波形1.2μ/50μS(图1)和短路电流波形8/20μS(图2)。 表1:测试等级选择(根据安装条件) 图1:开路电压波形1.2μ/50μs 图2:短路电流波形8/20μs 根据法规记载,其组合波信号产生器接线图如下图,电压会先经由Ccoupling(=18μF)进入Line(火线)或Neutral(零线)端。 图3:单相线对线耦合/解耦网络 图4:单相线对地耦合/解耦网络 故在测试雷击测试时,无论火线对零线,火线或零线对电源地,雷击涌浪会依照下图所示路径,先经由MOV钳位后,再往大电容(C1)方面走,最后累积在大电容上,此时大电流会将大电容上的电压往上抬升至高电压,该高电压往往都会超过大电容的额定电压。 图5:雷击路径 图6:大电容波形观察于雷击涌浪瞬间 根据电容厂商的规格书记载,如下表2浪涌电压测试。但这会因不同厂牌而有所不同。当雷击涌浪在大电容上产生的过高的电压(浪涌电压),且累积次数过多,会有机会将电容里的电极铝箔损坏,小则大电容的顶部会突起,大则正负电极铝箔变形后正负短路而造成较大的损坏电流。如表2为例,400V额定电压的大电容,其可耐受的浪涌电压为450Vdc(1000次)。 表2:大电容浪涌电压耐受力定义(来源Rubycon corp.) 突然产生的损坏电流,会如下图7所示将所流经的零件瞬间烧毁。例如NTC、熔断器、L1(共模电感)的铜线或绝缘漆,及桥式整流器的其中二颗整流二极管。 图7:雷击测试损坏路径 《电子技术设计》网站版权所有,谢绝转载 以实例24W(12伏特2安培)的范例中,测试电击电压4.5KV,所观测到的MOSFET Vds电压如下图8。在雷击瞬间,Vds电压会因大电容电压被慢慢抬升而被垫高,此范例中的MOSFET为600伏特耐压,但图中的Vds压已被抬升至接近700伏特,此时MOSFET已进入Avalanche_breakdown(雪崩击穿:是指对半导体施加足够的电压时,流过它们的电流突然增大。强大的电流而产生的电子能够击出原子中的电子而使它变成自由电子。)。 图8:MOSFET与限流电阻之波形观察于雷击涌浪瞬间 一般来说共模电感的功用除了在EMI防制上的效果外,在雷击瞬间时,假设电感不饱和的情况下,雷击电压会被电感所抑制住,而产生出的雷击电流涌波也会比较低。但实际上共模电感会在发生电击瞬间后的几μs产生瞬间饱和现象,电感的阻抗瞬间消失,所有的电击电流涌波直接经由桥式整流器进入大电容。 在实验中将共模电感的感量加大,来实测对大电容电压的影响。如图9所示,加大感量后,可以增加电感的感抗,并抑制雷击涌浪的能量,进而将大电容的电压压低,延长电容的使用寿命。并观察MOSFET的Vds耐压,也因此而降低不少,如图10。所以,防止共模电感在瞬间饱和的一般对策有加gas tube(气体放电管)、尖端放电layout等等。 图9:增大共模电感(1) 图10:增大共模电感(2)_ch1:MOSFET的Vds;ch2:VRsense 在雷击涌浪的防制中,除了热敏电阻(NTC)、MOV(金属氧化物压敏电阻)、气体放电管以外,共模电感也可以是其中一个防制组件,再搭配适当的安全距离设计,如变压器的绝缘距离、光耦合器的绝缘距离、Y电容的桥接地路径等,便可有效的强化对于抵抗雷击涌浪的能力。 对于PWM IC部份,以通嘉(Leadtrend)的LD5530(SOT26)为例,如图11所示。侦测Rsense的Rcs-Ccs滤波器需要尽量靠近IC端,以防雷击瞬间产生的干扰。Ccomp电容和Cotp滤波电容也需靠近IC端以防干扰。而Vcc方面,由于LD5530有小于1uA的低启动电流与高节能特性(无负载100mW@264VAC),其使用的Rstart_up可以相对较其他厂牌IC来的大,大的电阻(Rstart_up)对雷击瞬间产生的抵抗力也较强,可以抵抗较多的能量由启动电阻进入IC的Vcc引脚,在PCB布线最后进入Vcc引脚时,再加一个CVcc滤波电容0.1uF以稳定IC的Vcc OVP误动作是很重要的一个部件。对于某些6.6KV高雷击测试次数的规范来说,以上都可以有效强化电源产品的抵抗雷击涌浪的能力。 图11:LD5530 PCB Layout建议 目前LD5530有低起动电流(1μA)、低UVLO关断电压(7.5V)及空载时低工作电流(0.65mA工作电流),对于在调整空载及轻载效能时有很大的帮助,以65W为例,264Vac输入条件时,空载损耗可以达到81mW以下,20W为例,空载损耗可以达到64mW以下。且具备有低开支设计与高性能的优势,内置Vcc OVP、SCP/OPP/OLP保护、精准OCP高低压补偿、外部OTP保护与精准CS OVP设定的功能。 参考文献: 1. IEC-61000-4-5 second edition 2005-11 2. 洪胜群/林玉焜,《Power supply的雷击防制》,http://www.eettaiwan.com/ART_8800644618_675763_AN_ec326bf9.HTM 3. LD5530 Datasheet, Leadtrend corp. 4. Capacitor Datasheet of Rubycon corp. (本文作者现任职于通嘉科技 Leadtrend Technology Corp.) 《电子技术设计》网站版权所有,谢绝转载
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    2013-6-13 12:41
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               共模电感 是两个绕组分别接在零线和火线上,两个绕组同进同出,滤除的是共模信号。 共模信号 :  分别在零线和火线上的两个完全相同的信号 他们都通偶合和地形成回路。共模电感的线圈绕在同一铁芯上,匝数和相位都相同(绕制反向)。这样,当电路中的正常电流流经共模电感时,电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消,此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响(和少量因漏感造成的阻尼);当有共模电流流经线圈时,由于共模电流的同向性,会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗,使线圈表现为高阻抗,产生较强的阻尼效果,以此衰减共模电流,达到滤波的目的。       差模电感 是一个绕组 单独接在零线和火线上的滤波电感器只能滤除差模干。. 差模信号 : 是和有用信号同样的回路。            串模干扰是指干扰电压与有效信号串联叠加后作用到仪表上的。串模干扰通常来自于高压输电线、与信号线平行铺设的电源线及大电流控制线所产生的空间电磁场。由传感器来的信号线有时长达一二百米,干扰源通过电磁感应和静电耦合作用加上如此之长的信号线上的感应电压数值是相当可观的。例如一路电线与信号线平行敷设时,信号线上的电磁感应电压和静电感应电压分别都可达到毫伏级,然而来自传感的有效信号电压的动态范围通常仅有几十毫伏,甚至更小。除了信号线引入的串模干扰外,信号源本身固有的漂移,纹波和噪声,以及电源变压器不良屏蔽或稳压滤波效果不良等也会引入串模干扰。   在差分放大器中,放大器不能区分串模干扰和信号,会一并加以放大。因此,差模干扰是差分放大电路最难克服的问题之一。克服差模干扰最常用和有效的方法是用双绞线传输信号,并且双绞线的绞距越小、线距越近则抑制串模干扰的能力越强。局域网中广泛使用的五类线就是如此。但在某些不能使用双绞线的情况下(例如AV、CATV的同轴电缆),则只能通过加强线本身的屏蔽、合理布线解决。           通常线路上的差模分量和共模分量是同时存在的,而且由于线路的阻抗不平衡,两种分量在传输中会互相转变。干扰在线路上经过长距离的传输后,差模分量的衰减要比共模分量大,因为线间阻抗与线地阻抗不同的缘故。共模干扰的频率一般分布在1mhz以上,在传输的同时,会向临近空间辐射,,耦合到信号电路中形成干扰,很难防范。差模干扰的频率相对较低,不易形成空间辐射,已经有良好的处理措施,降低共模干扰,设备的敏感度问题大都是由共模干扰引起的。         系统的电磁兼容性,实际上体现在两个方面:一方面,一个系统必须以整体电磁环境为依据,要求每个用电设备不产生超过一定限度的电磁发射;另一方面,又要求它具有一定的抗干扰能力。国际电工技术委员会(IEC)的定义是:电磁兼容是设备的一种能力,是设备在其电磁环境中能完成它的功能,而不至于在其环境中产生不允许的干扰。共模电信号是辐射的主要源泉,不包含有用信息。共模起源于公共金属结构(比如电源面和接地层)中的公共电流。典型的发生条件是电流从导电平面内意料之外的通路流过。当返回的电流与它们原来的信号通路不配对(比如在平面内有裂缝等),或者几个信号有公共返回区域,共模电流就产生了。           减小共模辐射的方法:1、尽量减小激励次天线的源电压,即地电位;2、提供与电缆串联的高共模阻抗,即加共模扼流圈;3、将共模电流旁路到地;4、电缆屏蔽层与屏蔽壳体作360°端接。这里 ,采用接地平面就能有效地减小接地系统中的地电位。      EMI滤波器主要是消除或降低传导干扰,此滤波电路也分为抗共模和抗差模干扰电路,参见下图所示:           测试时,首 先 测 出 传 导 干 扰 电 平 与 所 规 定 的 EMC标 准 极 限 比 较 , 一 般 0.01MHz~ 0.1MHz是 差 模 干 扰 起 主 导 作 用 , 0.1MHz~ 1MHz是 差 模 与 共 模 干 扰 联 合 作 用 , 而 1MHz~ 30MHz主 要 是 共 模 干 扰 起 作 用 。 根 据 实 验 结 果 来 判 断 和 选 择 对 超 标 信 号 有 抑 制 作 用 的 滤 波 器 或 器 件 。
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