上次电源入口加磁珠出事了!这次换个共模电感看看会发生什么?
电子设计宝典 2025-05-20

问题描述问题来源于错误将磁珠应用于电源端口,磁珠作为串联再电路中应用,流过较大电流的时候,其可靠性太差了,读者可以尝试用下图1的电路,保险F1使用1A 的PTC,磁珠也使用1A额定电流的磁珠,拿导线直接将C3短路,不出意外,电路上最先烧毁的器件将会是磁珠。由于磁珠比较优越的频率特效,以及较简单的等效电路(见图2),在一般信号断上使用还是磁珠为主,但是电源上使用,就要更换可靠性更高的扼流圈。

图片图1 :磁珠用于端口输入损坏实物图

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适合直流端口的扼流圈我们先总结一下适合替代磁珠的扼流圈需要具备的几个条件:1)、必须使用分组绕法的扼流圈;扼流圈的绕法有双线并绕和分组绕线两种,采用分组绕法的主要原因是扼流圈用于电源端口,必须要通过EMC的浪涌、EFT、ESD等高压测试,双线并绕的模式由于间距小,必然会产生打火甚至短路的情形。图片图片图3 :扼流圈的两种绕法2)、额定电流扼流圈的额定电流主要是考虑电感的发热,一般应用降额60%绰绰有余。并且成本的上升也不会很多。差模电流流过共模电感是互相抵消的,也就是说磁路里面没有刺痛产生,差模电流流过时候没有阻力,么有损耗,因此扼流圈是很难饱和的。举例子,一个额定电流5A的共模电感流过100A的差模电流也不会饱和,当然前提是这个导线要足够大。3)、截止频率截止频率的从定义上描述:截止频率定义在输出信号能量大幅上升(或大幅下降)、失去“阻止”(或失去“通过”)信号效果。在DC输入的共模电感设计中,截止频率表示共模电感无法阻止更高(3dB)的频率通过的频率点。图片4)、共模电感的阻抗电感越大,频率越高,共模电感阻抗就越大,其计算公式如下:
6)、电感降额
电感的降额等级一般有三种,如下图所示,I级为最高等级,II级为中等等级,III级为最低等级。图片图6:电感的降额等级
设计举例
根据上述的简单的科普,我们举一个扼流圈的选型例子。假设有一个产品,输入为24V/2A,在100Mhz的干扰频率时,希望获得1000Ω的等效阻抗,计算的步骤如下:(1)、选择额定电流,3/60%=3.3A;(2)、用于电源端口,因此需要分组绕法;经过简单的计算,我们可以选择TDK的ACM90V-152-2PL-TL00共模电感,该电感在100Mhz大约可以获得1500Ω的阻抗,电感采用分组绕法。

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总结

铁氧体磁珠由于良好的密封性,几乎不会有辐射泄漏,其干扰主要通过转化为热能消耗,在应用在信号的端口处有十分明显的效果,但是由于铁氧体占据大部分的体积,其内部线圈的面积被压缩得很小,其电流很难做大,即使做大电流的磁珠,其价格也是非常昂贵,因此,在电源端口处,使用共模电感的扼流圈替代磁珠,是最好的解决措施,读者如果有兴趣,可以尝试拿一个1.5A的自恢复保险和一个2A的磁珠串联,然后短路,结果肯定是磁珠先烧毁,但是保险还没动作。


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