差、共模电感

北京德恩电子有限公司 EMI对策元件之差模、共模电感器

电感器变压器典型应用电路——开关电源电路

交流输入EMI滤波一次整流滤波功率因数校正直流变换器二次整流滤波直流输出占空比调整比较取样误差放大EMI滤波典型电路

差模电感器差模电容共模电感器共模电容交流输入差模电感器滤波后交流输出 我公司工程师可以以根据客户电路需求，提供EMI电源滤波器方案（根据功率和电磁兼容标准）和套状的电子元器件（差模电感器、共模电感器、差模电容、共模电容等）。

差模噪声、共模噪声及差模电感器、共模电感器

输入导线之间的EMI电压称之为差模噪声。导线对接地端的噪声称之为共模噪声，差别见下图（以开关电源的差模干扰和共模干扰为例）。

导线差模噪声导线开关电源共模噪声开关电源差模噪声共模噪声 差模噪声与共模噪声的区别

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共模电感器设计

开关电源产生的共模噪声频率范围从10kHz～50MHz甚至更高，为了对这些噪声有效的衰减，那么在这个频率范围内，共模电感器就必须提供足够高的阻抗。因此高磁导率的锰锌铁氧体和非晶材料是非常适合的。共模电感器的阻抗Zs由串联感抗Xs和串联电阻Rs两部分组成，Zs、Xs、Rs三者随频率变化的典型趋势见下图。

阻抗对频率

10000

Zs阻抗Ω

1000

100

Rs100.1

1频率 MHz

10

Xs100

Zs、Xs、Rs与频率的关系曲线

从图中我们可以看出在750kHz以下，Xs在Zs中占主要部分，750kHz以上Rs在Zs中占主要部分。

对于抑制共模噪声的电感器，需要在一个磁芯上绕制两组电流方向相反的导线，并使用高磁导率的磁芯，如磁导率为5k、7k、10k、12k、15k材料和非晶磁芯等。

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共模电感器命名方法

CM I 94uH /1A 额定电流

标称电感量最小值 代表电感器 代表共模形式

外形结构： 图1 德恩典型产品参数表

电感量 MIN (uH) @10kHz,0.3V

图2 参考尺寸

额定电流 直流电阻 A B C D 产品型号

（A） MAX（mΩ） MAX MAX MIN MIN

(mm) (mm) (mm)(mm)

CMI94uH/0.6A 94 0.6 48 5.7 3.5 10 12 CMI66uH/0.6A 66 0.6 48 5.7 3.5 10 12 CMI88uH/1.2A 88 1.2 13 10 6 10 12 CMI39uH/2.5A 39 2.5 7 12 7 10 12 CMI336uH/3A 336 3 12 17 11 10 12 CMI269uH/2A 269 2 16 16 11 10 12 CMI171uH/4A 171 4 8 16 11 10 12 CMI409uH/2A 409 2 16 16 11 10 12 CMI525uH/4A 525 4 19 18 10 10 12 CMI132uH/5A 132 5 7 18 11 10 12 CMI488uH/5A 488 5 12 23 11 10 12 CMI2190uH/2A 2190 2 51 24 13 10 12 CMI874uH/6A 874 6 16 25 14 10 12 CMI1700uH/7A 1700 7 29 37 19 10 12 CMI450uH/8A 450 8 10 38 19 10 12 CMI4000uH/5A 4000 5 23 31 17 10 12 *CMI4100uH/5A 4100 5 26 33 19 10 12 *CMI19000uH/5A 19000 5 20 28 18 10 12 *CMI9000uH/10A 9000 10 8 30 20 10 12 *CMI14000uH/5A 14000 5 25 32 21 10 12 *CMI5000uH/10A 5000 10 12 35 24 10 12 CMI2.7mH/4A 2700 4 25 34 25 10 12 CMI9.0mH/4A 9000 4 60 35 26 10 12 42 - - 军民两用电感器变压器

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续上表

CMI18mH/10A 18000 10 55 79 42 20 22 CMI2.0mH/1A 2000 1 65 19 10 10 12 CMI1.0mH/2A 1000 2 40 19 10 10 12 CMI2.0mH/2A 2000 2 55 19 10 10 12 CMI400uH/4A 400 4 15 20 10 10 12 CMI100uH/5A 100 5 8 20 10 10 12 CMI0.8mH/3A 800 3 30 24 12 10 12 CMI2.0mH/3A 2000 3 35 24 12 10 12 注：此系列器件可根据客户要求设计制作。电流密度取值为6A/mm2。型号前面带*的为非晶磁芯绕制。

差模电感器设计

对于抑制差模噪声的电感器，要求磁芯材料在偏磁场下仍然能够保持磁导率指标。下图中，标出了流经电感器的电流I，电压V和磁芯中的磁场强度曲线，并且画出了差模滤波器和共模滤波器在开关电源中的应用线路图。在输入端，可以是交流输入（如市电），也可以是电池供电（如48V，用于电信设备中）。当电池供电时，磁化电流是恒定的直流电。对于高功率因数的交流电系统，磁化电流接近正弦波波形。而低功率因数的交流电系统，其磁化电流则由一系列的交变脉冲叠加组成。

适合制作差模电感器（扼流圈）的磁心材料是具有高Bs值的金属磁粉心磁环和开路铁氧体磁芯，但是考虑现在的EMI和EMC的要求，使用铁镍钼、铁镍50、铁硅铝三种闭和磁路的金属磁粉心磁环是最合适的，因为这三种磁心材料在偏磁场下具有极好的电感量保持能力。

三种金属磁粉心材料进行比较：高磁通铁镍50磁粉心的性能最好，因为它在高饱和磁通密度下具有保持电感量的能力，同时它还提供在高频下所需要的阻尼衰减功能，但是由于该材料本身所具有的磁滞伸缩产生的音频噪声，致使高磁通铁镍50磁粉心在50Hz或者60Hz下，会产生音频噪声（嗡嗡声）。当然直流磁化电流不会产生音频噪声，所以它最适合用制作电池供电（工作电流为直流）的电源系统中的输入滤波电感器。铁镍钼、铁硅铝磁粉心都具有特别低的磁滞伸缩系数，它们都不会产生音频噪声。铁镍钼磁粉心在直流偏磁场下的磁导率变化量最小，这是它的一个优点。铁硅铝磁粉心的单位体积成本最低，因此最适合制作民用差模电感器，铁镍50和铁镍钼磁粉心的价格远远高于铁硅铝磁粉心更适合军用和一些对体积和性能要求高的场合。

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差模电感器差模电容共模电感器共模电容滤波后交流输出

50/60Hz正弦波信号(高功率因数)BBDC电池直流工作点I0t50/60Hz电流脉冲(低功率因数)050/60Hz磁滞回线HDCHV0t开关噪音电压

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差模电感器命名方法

DM I 7.9uH /1A 额定电流

标称电感量 代表电感器 代表差模形式

外型结构图： 图1 德恩典型产品参数表 产品型号 电感量 ±15％ （uH） @10kHz，0.3V参考尺寸 额定电流（A） 直流电阻MAX（mΩ）A MAX (mm) B MAX (mm) 图2 C MIN (mm) D MIN (mm) DMI2.8uH/1A 2.8 DMI7.9uH/1A DMI35uH/1A 1 13 8.5 5.0 10 12 7.9 1 28 10 6 10 12 35 1 56 12 7 10 12 DMI15uH/2A 15 DMI76uH/3A DMI150uH/3A DMI280uH/4A 2 30 15 8 10 12 76 3 33 18 12 10 12 150 3 60 24 12 10 12 280 4 62 26 13 10 12 DMI400uH/5A 400 DMI560uH/6A DMI500uH/7A DMI820uH/8A DMI1190uH/17A 5 85 29 13 10 12 560 6 70 33 19 10 12 500 7 90 40 19 20 22 820 8 60 48 23 20 22 1190 17 36 58 33 20 22 注：此系列器件可根据客户要求设计制作。电流密度取值为5A/mm2。该类也可作为开关电源输出滤波电感器用。

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