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讨论:共模电感的发热

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伟林电源
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  • 2010-3-11 21:38:45
主题:共模电感的发热(发热原因及解决办法,大家可踊跃发言)
在实际应用中,共模电感的发热估计也让不少人头疼过,也有一些朋友不太明白这电感怎么就会发热,怎样才能有效地控制其发热程度。
1、先来了解一下共模电感的原理


共模电感(Common mode Choke),也叫共模扼流圈;
N1、N2这两个线圈绕在同一铁芯上,匝数和相位都相同(绕制反向)。这样,当电路中的正常电流流经共模电感时,电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消,此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响(和少量因漏感造成的阻尼);当有共模电流流经线圈时,由于共模电流的同向性,会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗,使线圈表现为高阻抗,产生较强的阻尼效果,以此衰减共模电流。
晶纲禅诗
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  • 2010-3-11 21:39:54
 
沙发。
liriver
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LV3
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  • 2010-3-15 14:10:02
 
不错
伟林电源
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  • 2010-3-11 21:45:37
 
2、为什么会发热?
我想一般电感发热的原因只有两种:
(1)铜损 (2) 磁损
铜损应该比较容易理解,内部由一定匝数的铜线构成的,那么这段铜线自然就存在有阻抗,电流通过的也就自然有损耗了。
可是在磁性材料应用那块来说,除了正常的线阻损耗外,工作频率、漏感、磁通等等是否也要考虑进去呢?
磁损这块先等大家讨论一下吧。
蒋江黔
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  • 2010-3-11 21:50:00
 
怎么俺电脑的时间要比伟哥慢些? 俺回贴时还以为会弄个沙发呢
lixiong-kuku
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LV6
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  • 2010-10-9 21:56:08
  • 倒数10
 
磁芯电感发热量大阻抗大约在16Ω,通过的电流达到1A。这样在电感上的功率就在P=1*1*16=16,但是不至于有一百度左右的温度吧!那么如果是磁芯发热的话,那么那种磁芯发热量要小一点呢!
蒋江黔
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  • 2010-3-11 21:48:15
 
共模发热主要有两个来源:
1,基频电流的欧姆热, 为铜损
2,高频共模电流引起的磁损, 共模一般是高导磁芯, 在强共模电流下, 磁损很大
晶纲禅诗
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  • 2010-3-11 21:54:17
 
差模谐波电流的损耗也会存在。
蒋江黔
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  • 2010-3-11 22:09:41
 
差模就要看你舍得用什么磁粉芯了, 要是用便宜的-26, 那就铜损铁损都较大, 如果用MPP, FeSiAl, -2, -8...... 那磁芯压根就没多大损耗
伟林电源
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  • 2010-3-12 11:34:01
 
高磁导率的锰锌铁氧体和非晶材料等材质确实可以减少损耗,可是不能消除。
另外,漏感及分布参数很大程度上取决于绕制工艺,不同的绕制工艺能决定漏磁的大小,两相的不平衡所增加的损耗部分不可以忽视。
蒋江黔
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  • 2010-3-12 11:42:48
 
差模因为要满足大的工频差模电流而不发生饱合,要求大的磁阻,因此必须是低导材料,不明白伟哥为什么要在差模这一个分支上引入锰锌铁氧体和非晶材料,一定要用这二者,那是需要开气隙的,不知道有没有人用高导材料开气隙来做差模。
伟林电源
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  • 2010-3-12 11:54:28
 
你错了,我们讨论的是共模电感中的差模损耗,不是差模电感的损耗。
共模与差模使用材料的磁导率应该是刚好相反的,这个是不能否认的。
晶纲禅诗
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  • 2010-3-11 21:59:07
 
漏感上的损耗.....
蒋江黔
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  • 2010-3-11 22:11:16
 
大功率的共模, 漏感不大

小功率共模, 有时故意把漏感做大些, 以取消差模
晶纲禅诗
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  • 2010-3-11 22:13:06
 
伟林电源
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  • 2010-3-12 11:44:18
 
漏感决定了你的差模损耗,分布参数在共模频率段里面的体现是非常明显的。
伟林电源
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  • 2010-3-12 12:59:48
 

此图为共模与差模的磁通路径。
lansunhsu
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LV8
副总工程师
  • 2010-10-11 08:39:25
  • 倒数9
 
如何把漏感做大?
UU10.5的共模,四槽的漏感比两槽的大。
是否可以通过留气隙的方式加大漏感?当然,这样做共模感值也变小了。
xkw1cn
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  • 2010-3-11 23:31:27
 
共模噪音不平衡也会引起发热。
cmg
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  • 2010-3-14 08:03:48
 
其实共模电流都很小。
qq169
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  • 2010-3-12 09:06:45
 
好好话题 关注
伟林电源
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  • 2010-3-12 11:06:12
 
关于磁损的分析
当工作电流流过两个绕向相反线圈时,会产生两个相互抵消的磁场,在理想的状态下,应该是磁通的会合点应该是在磁芯的中间部分,不产生损耗的。(右手定律)
可是实际上,由于我们的绕制工艺及磁芯骨架的关系,会导致一些间隙存在,这样就会存在着漏感,这部分的磁通就是损耗了。
当然,这部分漏感可以加以利用,对差模起到一定的抑制作用。可是这部分差模损耗是要考虑的。
蒋江黔
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  • 2010-3-12 11:36:58
 
no, 共模线圈并不能把共模信号完完全全的挡住,与这是一个1:1的高频变压器,它同样存在一个励磁电流,磁芯中磁通的变化会在相位上滞后于共模电压90度,即然存在磁通变化,就必然存在损耗。
漏磁通是扩散出去的,只有在漏磁通切割别的导电材料时,能量才会消耗掉,否则只是与信号源发生能量交换。不会集中在磁芯上发热
lipan2yy
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  • 2010-3-12 11:48:25
 
不过我发现线圈的温度比磁心的有的高些
蒋江黔
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  • 2010-3-12 11:54:20
 
这是工频电流的欧姆热。在正常的工况下,欧姆热是大头。
伟林电源
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  • 2010-3-12 12:04:54
 
自身铜线阻抗这部分的损耗是固定,可是在不同频率段下的铜损是否一样呢?是不是铜线直径理想无限大就没了铜损呢?我想答案是否定的,
蒋江黔
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  • 2010-3-12 12:33:40
 
共模差模一般都是单股线(超级大功率的除外),这是事实,趋肤效应也是事实。
然而,有几个正常的电源,其传导电流有效值能与工频电流相比拟?我相信至少会低上两三个数量级吧
下图是我很久以前做来分析趋肤效应引起导线利用率的excel, 咱们拿数据说话。以5MHz的信号为例,趋肤深度30um, 就算是3.3mm的铜线,100度情况下,这个适合5MHz信号的电流表层,面积也达到铜线截面积的3.6%(对于30MHz,也有1.5%),对付你那区区传导骚扰电流,也是绰绰有余了。
骚扰电流有效值就算有工频电流的百分之一,其热损也只有万分之一,是微不足道的。



伟林电源
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  • 2010-3-12 12:01:59
 
不太同意你的说法,在共模频率范围内,影响到损耗的方面主要是分布电容、漏感、饱和磁损及铜损。
分布参数导致的两个绕组磁场不平衡及漏磁外泄不均匀都会增加自身的损耗。
蒋江黔
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  • 2010-3-12 12:22:43
 
个人觉得,共模发热,主要是工频电流引起的欧姆热,以及共模信号引起的磁芯损耗。
分布电容,漏感,主要的负面效应是劣化了共模抑制能力,而共模的磁饱合,在正常的设计中不允许,应该避免的
伟林电源
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  • 2010-3-12 12:52:57
 
分布参数可以很大程度上决定了该共模电感的差模感量,而共模电感中的差模感量跟饱和电流是成反比的。
这个可以用饱和电流地推导公式来解释:


Ilm是饱和电流,Bmax是最大磁通,A是磁芯面积,Llm是差模感量。
斜阳古道
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  • 2010-3-16 12:19:23
 
主要是铜损引起的发热,共模部分可忽略。
lansunhsu
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  • 2010-3-13 19:09:55
 
顶一下!
zhblsir
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  • 2010-3-16 10:54:29
 
我曾经遇到过一个怪异的现象:
EMI部分用了两级共模,电感是完全一样的,但是靠近桥整的那个发热得很厉害,铜线都烧了,第一个一点都不热.
电路是CRM APFC+LLC 400W
请各位帮忙分析一下.
伟林电源
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  • 2010-3-16 12:06:05
 
使用两级共模,那么两个电感的感量应该是不一样的,至于电感的铜损之前已经有讨论过了,你看看上面的帖子内容作一下参考。
zhblsir
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LV3
助理工程师
  • 2010-3-16 15:41:37
 
本来按照我的设计,是第一个电感小,第二个电感大的,因为不是我装的,结果就被装成了2个7mH的,问题是,去第一个电感,第二个还是烫,把桥上的474K400V电容去掉,就会好很多.
估计是跟后面的电路有谐振
sh95968
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LV2
本网技师
  • 2010-3-16 16:12:46
 
铜损引起的发热.
zhblsir
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LV3
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  • 2010-3-16 16:29:06
 
绝对不是,因为2个一样的电感,一个热,一个不热.
richardw
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  • 2010-10-11 17:05:56
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学习了,谢谢!
powerliu
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  • 2010-10-11 19:56:20
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学习中。。。。
michie
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  • 2011-5-19 10:20:55
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我是一个大一个小,不管怎么放置,后面那个靠近桥堆的损耗就大,短路掉它功耗一下第了5W,效率提高了2个点呢!可是我又要两级滤波呀!
michie
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LV3
助理工程师
  • 2011-5-19 10:17:19
  • 倒数3
 
我现在也碰到这个问题,百思不得其解,电感还叫的欢。
michie
  • michie
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助理工程师
最新回复
  • 2011-6-24 16:01:04
  • 倒数1
 
这位同学不知道解决了问题没有,解决了就应该来总结一下。我的解决了,是PFC电感设计有问题,电感量设计大了些,detalB也设计大了些,给电感加了点气隙,减小电感量后就好了。
bkq7758
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高级工程师
  • 2010-10-11 21:12:00
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好贴
lansunhsu
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LV8
副总工程师
  • 2010-10-28 16:45:51
  • 倒数5
 
骨架型的共模,把铁芯敲掉,只看线包存在时的温升,就可以清楚功耗究竟由什么引起了!
chxm8789
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高级工程师
  • 2011-4-15 14:29:52
  • 倒数4
 
那高频共模电流引起的磁损, 磁芯发热严重不?
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