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      開關電源的儲能電感和濾波電感

      日期:2022-1-5  閱讀:98次

        儲能電感是指用于低壓不隔離升壓或降壓式變壓器的單繞組電感。按不同開關電源的電路結構,此類電感均在500uH以下。為了充分發揮磁性材料的有效導磁率,一般均采用環形閉合磁路的磁心,必須穿繞的方式,因而其漏磁通近否為零,體積也相對減小。因此,環形磁心被廣泛用于低壓變換器中作為儲能電感(高壓電路中由于其匝數增多,線徑也比較細,即使用專用的設備進行繞制也不太可靠,因而采用較少)。
        在開關電源中,環形磁心常被作為輸入與輸出電壓的濾波電感,主要因為其環導磁率相對較大,輻射雜散電磁場較少,相對導磁率也增大,在一定電感量時所需繞組匝數減小,因而繞組的分布電容也減少,濾波器的阻尼頻率范圍更寬。環形磁心濾波器電感被廣泛用于常模濾波器和共模濾波器中。在常模濾波器中,有時同一磁心用于多組輸出電壓的濾波電感。如常用于電腦PC電源的輸出電壓濾波器,其中±5V、±12V共用一只環形磁心組成的濾波器,正電壓輸入和負電壓輸入的相位是相反的,因而各繞組電流方向是相同的,故其作用屬常模濾波。盡管±5V的負載電流較大,因為濾波電感匝數極少,不會引起磁心磁飽和。
        目前在開關電源的噪聲抑制中,共模濾波器被廣泛應用。共模濾波對雙線傳輸中的對稱干擾,優于常模濾波器。在開關電源的市電輸入端加入共模濾波器,是抑制電網與開關電源之間雙向脈沖干擾極為有效的措施。因為開關電源的矩形波干擾頻譜極寬,實用中雖采取分段繞法也難以兼顧如此寬的頻率范圍。一般國外設備對EMI指標要求極為嚴格。有時不得不采取兩組共模濾波器串聯,其中一組由雙U型磁心配以專用分隔成四段的骨架繞制出較大的電感量,每組線圈被分成兩段繞制,以減少繞組的分布電容。此類共模濾波電感,每組線圈電感量可達40mH,用于抑制開關脈沖的基波和低奇次諧波。另外一組則用環形磁心繞成電感量為2*300uH的小電感,專用于抑制矩形脈沖的高奇次諧波成分。
        與共模濾波器配套的濾波電容一般容量較大,在0.1~0.33uF之間,以使濾波器對帶阻頻率呈現極低的阻抗。當共模濾波器設置于市電輸入端時,該電容一般選用耐壓600V的聚丙烯露箔式電容,以減小電容器的等效串聯電感。無論容量大小,在此處最好不用卷饒式雙引線的電容器。
        另外,在開關電源組裝中,開關管的電極引腳常套入一只或兩只小磁珠,在電路上畫成等效小電感。這是利用非晶合金材料制成的小磁珠,具有高導磁率,它能夠使穿過其中心孔的導線分布電感增大,雖然其等效電感很小,但會使導線周圍強磁場集中于導磁材料中,以減小對空間的輻射。

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