[提问]共模电感的原理
BSP2023/08/29电子技术电气电工 IP:广东
关键词
共模电感

又是好久没在论坛里冒泡了,时间一天一天地走,今年已经参加工作啦✌希望未来能够成为一名真正的工程师(而不是焊台/altium designer/仪器仪表操作员)


在公司遇到同事讨论共模电感设计,听了他们的讨论感觉我自己理解的不是很透彻,发上来向坛友们请教


我猜测不管共模电感是双线并绕还是分两侧绕线,不管线数是单相两根线还是三相三根线,只要满足下列条件:

1,输入或者输出任意一侧全部连接共模电感的同名侧/异名侧,

2,输入共模电感的任意相数相线需要保留的电流总电流矢量和为零

即可实现在共模电感磁环内矢量和为零的差模电流感生的磁通完全抵消,等价于单独将相线内的矢量和不为零的部分提取出来通过一个电感进行滤波


我感觉在此处这个“共模电流”也可以叫做强电领域的零序电流


我关于共模电感的分析有道理吗,我应该从什么角度入手思考电感/磁环/变压器呢

来自:电子信息 / 电子技术电气工程 / 电气电工特殊话题:提问/求助
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~~空空如也
amo
8个月0天前 IP:广东
924906

字数有点多,不过没什么毛病。

这个一般是为了过特定的认证测试项目,而不是为了抗真正的恶劣环境。前者根据接口/信号类型、测试项目选参考方案即可


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虎哥
8个月0天前 IP:四川
924929
引用amo发表于1楼的内容
字数有点多,不过没什么毛病。这个一般是为了过特定的认证测试项目,而不是为了抗真正的恶劣环境。前者根据...

又开始乱说了。共模电感通常不是用来抗恶劣环境,而是避免机器内部的高频干扰漏向电源/外线路,污染电源或者在线路上产生辐射,干扰别人。这是一种讲文明的设计。

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zjsx8192
8个月0天前 IP:广东
924935
引用虎哥发表于2楼的内容
又开始乱说了。共模电感通常不是用来抗恶劣环境,而是避免机器内部的高频干扰漏向电源/外线路,污染电源或...

请问虎哥,抗恶劣环境该用啥呢,比如工厂电机多,全开动的时候,一些控制器上的5V,3.3V好多毛刺脉冲,用24v转12V的隔离电源也没效果。

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三水合番
8个月0天前 IP:上海
924938

原理上没啥问题,我补一点具体细节上的内容:双线并绕和分两侧绕线有区别,双线并绕单从“电感”的角度看,性能要高很多。因为双线并绕的耦合系数很高,所以相同共模电感时,差模电感小。

而且因为耦合良好,所以差模电流产生的磁场可以几乎完全抵消,不会导致磁芯饱和,磁损也小。而分两侧绕的话,可能出现的问题是:虽然在两个绕组正中间,磁场完全抵消。但在离某个绕组更近,离另一个绕组更远的地方,差模电流的磁场没法完全抵消,会导致磁芯局部磁通摆幅大,磁损大。电流大的话,还可能有局部磁饱和,降低共模的电感量。

不过这影响一般不大,毕竟一般也不会用得那么极限。双线并绕的耐压会差很多,工艺也麻烦些,所以和分两侧绕比,市面上用的少一些。


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amo
7个月29天前 IP:广东
924957
引用虎哥发表于2楼的内容
又开始乱说了。共模电感通常不是用来抗恶劣环境,而是避免机器内部的高频干扰漏向电源/外线路,污染电源或...

共模电感对共模信号的抑制是双向的,这种说法也没毛病。

但口号是一回事,产业是另一回事。现实是大功率设备裸奔,弱电扛得过就扛,扛不过就自己想办法加。


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amo
7个月29天前 IP:广东
924958
引用zjsx8192发表于3楼的内容
请问虎哥,抗恶劣环境该用啥呢,比如工厂电机多,全开动的时候,一些控制器上的5V,3.3V好多毛刺脉冲...

仔细看看,体积大的一般会预留共模滤波器封装(为降成本不装,跳线短接),可自己加装。也可以要求供应商配齐供货。

小模块的规格书里一般会提供外部滤波参考电路。

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BSP作者
7个月25天前 IP:广东
925071
引用虎哥发表于2楼的内容
又开始乱说了。共模电感通常不是用来抗恶劣环境,而是避免机器内部的高频干扰漏向电源/外线路,污染电源或...

对于共模电感能“避免机器内部的高频干扰漏向电源/外线路,污染电源或者在线路上产生辐射,干扰别人”这一点,我可以从静电场电流回路的角度去理解吗:

设备内部的交流噪声源通过寄生电容将噪声加载在电力线和地线之间,形成了从设备内部噪声→本设备地线→公共地线→(电容耦合?)公共电力线→本设备电力线(此处加共模电感增大阻抗)→设备内部的噪声源这样一条路径,共模电感能增大这条路径的阻抗,从而抑制设备对外的干扰。

感觉这个怪怪的

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虎哥
7个月25天前 IP:四川
925073

表示看不懂你说的。共模电感两头不接地。

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BSP作者
7个月25天前 IP:广东
925075
引用虎哥发表于8楼的内容
表示看不懂你说的。共模电感两头不接地。

我知道共模电感两头不接地,两头都是电力线。😑现在我是完全理解了共模电感的工作原理工作方式,但是没想明白高频干扰是如何从机器内部漏向外部线路的,共模电感在这个路径中如何起到作用

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虎哥
7个月25天前 修改于 7个月25天前 IP:四川
925076

既然是高频,他就不见得老老实实按电路的设计传播,可能在同路径的线上(包括平衡传输线)产生共模电压,什么途径都可能。

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warmonkey
7个月19天前 IP:广东
925201
引用BSP发表于9楼的内容
我知道共模电感两头不接地,两头都是电力线。😑现在我是完全理解了共模电感的工作原理工作方式,但是没想...

机壳和所有线缆彻底屏蔽电场和磁场是可以杜绝共模电流的,但现实中做不到。共模电感的作用是增加线路到大地的高频阻抗,加大阻抗可以减小共模电流,降低EMI的功率值。

Screenshot 2023-09-10 at 15-28-12 差模(常模)噪声与共模噪声 - 电源设计电子电路基础电源技术信息网站_罗姆电源设计R课堂.png Screenshot 2023-09-10 at 15-28-40 高速差动数据传输的共模噪声和针对无线的内部干扰对策.png

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