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充电器中的电感和扼流圈

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充电器中的电感和扼流圈

充电器厂家为大家介绍了如下几种绕线元件(电感和握流圈)

1.简单的电感(无直流电流通过)

2.共模线路滤波电感(特别是载有大的对称工频电流的双绕组电感)
3.串联型线路滤波电感器(载有大且非对称工频电流的电感)
4.流圈(绕在有气隙的铁氧体磁心且载有大直流偏置电流的电感)
5.棒状流圈(绕在铁氧体磁心或棒状铁粉磁心上的抛流圈)

为了便于讨论,我们这里所说的“电感”专指不带直流电流的绕线元件,“扼流圈”专指载有大偏置电流并且有相对较小交流纹波的绕线元件。
对绕线元件的设计和选材必须充分考虑其应用的场所,此外,设计要重复多次,要协调好一些相互联系但又对立的变量之间的关系。
如果工程师能完全理解和拿握充电器中的各种绕线元件最优设计所需的理论和实际规格要求,那么他拥有的设计技能将是宝贵的和独一无二的。
这里所用到的设计方法主要根据其应用范围,重点考虑成本,尺寸和损耗三方面的影响,最终的设计只能是折中的方案,由于这三个主要方面是相互矛盾的,所以只能选用一种折中的方案。设计者的任务就是获得最佳的折中方案。
在充电器的应用中,无直流偏置的电感一般局限于用在充电器线路中的低通滤波器中,在这里,它们的主要功能就是阻止高噪声传回充电器线路中去,那么对于这类应用我们应该选用导率高的心材料。
扼流圈(载有大偏置直流电流的电感)应用在高频功率输出滤波器和连续型降压升压变换器“变压器”中,在这些应用中,应该优先选用导磁率低且高频磁损耗小的磁心材料。
为了达到减少匝数从而降低铜损耗的要求,最理想的磁心材料应该具有高的导磁率和小的磁损耗,遗憾的是,在担流圆的设计中,大直流元件的存在以及实际中所用磁性材料的有限的饱和磁通密度使得我们不得不选用低导率的材料或者是在磁心中引入气,然而,由于过低的有效导磁率,需要更多匝数的绕组来达到所需的电感值。因此,在扼流圈的设计中,为了能通过一个较大的直流电流,必须同时兼顾低铜损耗和高效率两个方面。

简单的电感
在充电器的应用领域中,纯电感(不能承载直流电流分量或强制交流大电流分量)是很少见的。与下面将要介绍的共模滤波电感不同,由于不需要气隙,这种电感的值可直接由已给出的磁心电感系数A值求出,因此设计上相对简单,对此不予以叙述。但是必须要记住此类电感的大小同匝数的平方成正比。因此必须给出1匝时的A1(如下式所示),或者给出多匝时的A1,此时应将A的值归算至1匝时的值,方法是除以匝数的平方。
L=N2AL

共模线路滤波电感
图所示为一个典型的平衡式线路滤波器,这种滤波器用在离线充电器中来限制传导型RFI噪声。从图中可看出,两个独立的电感L1(a)和L1(b)缠绕在同一个磁心上,形成一个双绕组共模线路滤波器,从图中图样也可以看出电感L2是一个单绕组串联型电感。
图显示为两种典型的双绕组共模滤波电感。
共模滤波电感有两个匝数相同的、独立的绕组。这两个绕组是以反相的方式接入电路,从而能通过串联的工频电流。所以由一般的串联交流(甚至可以是直流)充电器电流产生的磁场将会相消至零。
当这两个绕组以反相方式相连且通过串联电流时,所呈现的电感仅仅是它们之间的漏电感。因此低频线路电流将不能使磁心饱和,于是可以采用高导磁率的材料而不会在磁心中引入气隙,从而只用较少的绕组匝数便可获得较大的电感。
然而,对于共模噪声(在线路两端同时产生的对地的噪声电流或电压)面言,这两个绕组是平行且同相位的,且在共模电流下会呈现一个高的电感。因此,为防止任何有效的共模干扰电流传导到输入充电器电路,共模噪声电流可从旁路电路经过电容C1和C2引入地下。

共模线路滤波电感(E型磁心)基本设计方法举例
在这个例子中,假设采用一个高导磁率的E型铁氧体磁心,对于一个特定的铁心尺寸要求有最大的共模电感组。由于其中两个绕组是反相对称的,因此磁心中的有效的直流或低频交流电流为零。如图3。1。1a所示。通常在设计共模线路滤波电感时,设计人员仅仅是通过选择磁心的大小来获得某一工作电流下能取得的尽可能大的电感值的(当然,所选的磁心大小也要满足一致性、一定的性能要求、功率损耗、温升等要求)。

充电器中的电感和扼流圈
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| 发布时间:2018.11.30    来源:充电器厂家
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