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理想情况下的共模滤波器
共模滤波器是用于EMC滤波的常用器件,专门针对共模噪声进行滤除,而有用差模信号可以无损通过。
从原理上讲,理想的共模滤波器在对差分信号线进行滤波时,同相的共模噪声在通过共模滤波器时,因为共模滤波器的绕制方式,在磁芯内部产生叠加的磁通形成涡流而转化为热能消耗掉,所以对共模噪声会有很大的阻抗;对应的当差模信号通过时反相的信号在磁芯内部形成相互抵消的磁通,此时电感对于差模信号是没有阻碍作用的,可以无损通过。
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大电流共模滤波器——差共模滤波器
实际情况中,任何共模滤波器都会因为漏感而形成一定的差模阻抗。而这种差模阻抗在一些特定的使用场合是可以加以利用的。
例如大电流共模滤波器,是一种适用于电源端口滤波的器件,电源的输入输出有用的成分只有直流,其它的成分不管是差模成分还是共模成分都是干扰,大电流共模滤波器就是通过对磁芯结构和材料的设计从而增加漏感,达到较大的差模阻抗,同时实现对共模、差模成分的衰减。
普通的共模滤波器共模阻抗与差模阻抗比值大约为10:1,而这种大电流共模滤波器共模阻抗与差模阻抗比值大约为1:1,差共模阻抗相当,甚至在特定的频段,差模阻抗会超过共模阻抗,如下图为TLDCM7035-2-501TF共模与差模阻抗测试电路以及绘制的阻抗曲线:
HP4291A阻抗分析仪,测试1-1000MHz频率下电感的阻抗值
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实际操作应用
主要用在电源端口,对传导和辐射的测试都有效果。
1.传导的测试
传导的测试实质上是测试机器通过电源线注入LISN的干扰,而大电流共模滤波器因为其同时具备一定量的差模阻抗和共模阻抗,干扰电流通过共模滤波器被消耗衰减,再流进LISN,干扰已经被削弱几个数量级,表现到测试数据上改善极为明显。
一般的,在测试中低于10MHz的干扰多属于差模干扰,使用大电流共模滤波器以及两个匹配电容可以起到抑制低频干扰的效果,此时发挥作用的便是共模滤波器的差模阻抗,匹配电容的参数需要根据实际情况进行调整,原理图如图示:
利用匹配电容与大电流共模滤波器的组合可以对高频段、低频段进行有效滤波。下图为整改过的一款车载产品的测试数据,在加上大电流共模滤波器后改善显著。
使用TLDCM7035-2-501TF前
使用TLDCM7035-2-501TF后
2.辐射的测试
辐射同样适用,机器都会存在电源线,电源线又一定与高污染源电源模块相连,成为天线无可避免,同样有使用共模滤波器的需求。
如下图所示为一款360环视的测试数据,在电源线上加共模滤波器,改善很多。
电源线加共模滤波器前
电源线加共模滤波器后
可见,针对由电源线缆带来的EMC问题,大电流共模滤波器具有立竿见影的作用。
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