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带铁心电感的多重谐振

带铁心电感的多重谐振
元件中的共振是电子设计人员在高频(例如EMI/EMC)中工作时的一个众所周知的话题。不要忘记用阻抗分析仪测试你的部件,特别是当它们是自定义的磁性元件时。

在高频工作的设计师知道,元件的阻抗作为频率的函数是不理想的。在设计高频电路时,这一点至关重要,例如在RF无线系统或EMI/EMC设计中。

首先,在学习电路理论基础的时候,你需要处理电容、电感、电阻等。然后,当你试图建立你的电路时,你用电容器、电感器、电阻器等取代那些理想的元件。

如果实际元件与理想元件等效,电路就会像理论上期望的那样工作。但是,如果组件行为不理想,您可以获得意想不到的结果,并且需要为其找到一个更复杂的模型。

在图1中,您可以看到电容器和电感阻抗的典型图(测量)。实际电容器的响应不是理想的(图1,左),在自谐振频率srf=1.18mhz(相位0)时,电容器开关由理想的电容响应(1/ω(C)对归纳反应(ω(L)因为成分中的寄生物。

实际电感的响应并不理想(图1,右),当自谐振频率srf=1.87MHz(相位0)时,电感从理想的电感响应开关(ω(L)容性响应(1/ω(C)因为成分中的寄生物。

这是因为,在设计RF/EMI电路(滤波器、解耦网络等)时我们考虑典型的串联和并联等效谐振电路(图2)。

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并联等效谐振电路

一个非常有趣的例子是在许多有铁芯的电感中,例如在堆芯和多电线电缆的电力电子电路中(图3):变压器、功率因数校正电路、EMC滤波器等。
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这些电感在频率上的阻抗响应提供了几个共振,如图4所示。请注意,该组件提供了几个共振频率(不仅仅是一个)。
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对于设计人员来说,很难对元件进行建模,因为需要几个串联和并行谐振电路来再现这种行为(一个真正的复杂模型)。有些设计者使用s参数对元件进行建模,但要注意以非线性作为饱和.为什么这些共鸣是危险的?

因为对emi/emc来说,电感器在系列(低通滤波器、PFC电感等)。这个想法是提供低阻抗在低频和高阻抗在高频。

但是,如果你认为在标记2,4和6的共振,在这些频率,组件提供低阻抗(“短路”),所以你会发现在这些频率的排放增加。在我们的示例中,10.9MHz、31.4MHz和61.2MHz

如果你不测量你的电感在你的阻抗分析仪的响应,这将很难理解为什么排放是特别坏在这些频率。

这种情况可以通过几种方法来解决,例如改变电感,更换那些频率上的损耗(谐振将是低Q),修改绕组策略等。

我最后的建议是:用堆叠的磁芯测试你的电感,以比较它们的谐振频率。有时你会对这种比较感到惊讶。

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