Kuinka monta kierrosta tavallisessa rikastimessa on

1. Johdanto

Common Mode Choke (CMC) on korvaamaton passiivinen komponentti nykyaikaisessa elektroniikassa, jonka tehtävänä on ensisijaisesti vaimentaa sähkömagneettisia häiriöitä (EMI). Se on eräänlainen kela, jossa on kaksi tai useampia käämiä yhdelle magneettisydämelle. Sen perustarkoitus on vaimentaayhteistilan melu-ei-toivotut korkeataajuiset{1}}signaalit, jotka näkyvät samassa vaiheessa parin molemmissa johtimissa (kuten teho- tai signaalijohdoissa) suhteessa maahan. CMC:t ovat kriittisiä sähkömagneettisen yhteensopivuuden (EMC) varmistamisessa teholähteissä, datalinjoissa ja moottorikäytöissä, koska ne tarjoavat korkean impedanssin näille yhteismuotoisille virroille ja sallivat haluttujen differentiaalimuotoisten signaalien (jos virrat kulkevat vastakkaisiin suuntiin) kulkevan läpi minimaalisella häviöllä.

Insinöörit ja harrastajat usein kysyvät: "Kuinka monta kierrosta siinä on?" Tämä artikkeli selventää, että toisin kuin sähköiset perusominaisuudet,tarkka kierrosten määrä ei ole standardoitu tai yleisesti julkaistu spesifikaatiohyllyltä saatavien--kuristimien vuoksi. Sen sijaan se on avainsuunnittelumuuttuja, joka on määritetty saavuttamaan tietyt suorituskykytavoitteet, kuten induktanssi, impedanssi ja virran arvo.

2. Käännösten rooli yhteistilan kuristimen toiminnassa

Käännöslaskennan merkityksen ymmärtämiseksi on ensin ymmärrettävä CMC:n perustoimintaperiaate.

• Common Mode vs. Differential Mode: Tyypillisessä kaksi{0}}käämin CMC:ssä käämit on käämitty siten, että differentiaalimuotoisten (normaalien käyttö) virtojen synnyttämät magneettikentät kumoavat toisensa. Siksi ydin ei kyllästy, ja kuristimella on erittäin pieni induktanssi näille signaaleille. Sitä vastoin yhteismoodin kohinavirrat kulkevat samaan suuntaan molempien käämien läpi. Niiden magneettikentät summautuvat ytimeen luoden korkean impedanssin, joka vaimentaa näitä ei-toivottuja korkeataajuisia{4}}virtoja.
• Suora suhde induktanssiin: Kuristimen yhteismuotoinduktanssia (LCMLCM​) säätelevät pohjimmiltaan sydämen magneettiset ominaisuudet ja kunkin käämin kierrosten lukumäärä (NN). Tietylle sydämen geometrialle ja materiaalille induktanssi on suunnilleen verrannollinen kierrosten lukumäärän neliöön (L∝N2L∝N2). Siksikierrosten määrän lisääminen lisää dramaattisesti induktanssia ja siten impedanssia tietyllä taajuudella.

3. Käännösten määrä: Suunnittelumuuttuja, ei kiinteä määritys

Tavallisten yhteismuotoisten kuristimien valmistajat eivät juuri koskaan julkaise tarkkaa kierrosten määrää tiedoissaan. Sen sijaan ne määrittelevät tärkeimmät sähköiset parametrit, joita piirisuunnittelija tarvitsee, kuten alla olevasta taulukosta näkyy todellisista komponenttidatasta.

Taulukko: Yleisen tilan kuristimien tyypilliset julkaistut tekniset tiedot (käännösmäärän sijaan)

Käännösten määrä onsisäisiä keinojajolla valmistaja saavuttaa nämä julkaistut tiedot. Insinöörille, joka rakentaa mukautetun kuristimen tiettyyn sovellukseen (esim. prototyyppiin tai erittäin -volyymituotteeseen), käännösten laskeminen on välttämätöntä.

4. Käännösten määrittäminen: Tärkeimmät suunnittelunäkökohdat ja kompromissit

CMC:n suunnitteluun kuuluu useiden, usein ristiriitaisten vaatimusten tasapainottaminen. Käännösten määrä on näiden kauppa-keskipiste.

• Ydinvalinta: Ydinmateriaalin (esim. Mn-Zn-ferriitti, Ni-Zn-ferriitti) ja muodon (toroidaalinen, E-ydin, helmi) valinta asettaa perusviivan. Ytimen tehollinen magneettinen poikki{6}}pinta-ala (AeAe​) ja sen tehollinen magneettisen reitin pituus (lele​) ovat tärkeitä parametreja. Sydän, jolla on suurempi permeabiliteetti (μμ), vaatii vähemmän kierroksia saman induktanssin saavuttamiseksi.
• Kohteen induktanssi ja impedanssi: Ytimen käyttämineninduktanssitekijä (ALAL)-sydämen valmistajan toimittama parametri-tavoiteinduktanssin vaadittava kierrosmäärä lasketaan N=L/ALN=L/AL​​. Esimerkiksi räätälöityä integroitua kuristinta kuvaavassa akateemisessa paperissa käytettiin korkean-läpäisevyyden Mn-Zn-ferriittiydintä10 kierrosta per käämiyhteismuotoisen induktanssin 690 µH saavuttamiseksi.
• Johdinmittari ja virranhallinta: Kierrokset on käärittävä riittävän paksulla langalla kantamaan nimellisvirtaa ilman liiallista kuumenemista. Korkeampi virtaluokitus vaatii paksumman johdon (pienempi AWG-luku), joka vie enemmän tilaa. Tietylle ikkunan ydinalueellepaksumman langan käyttö pakottaa vähentämään maksimikierrosten määrää. Kotona rakennetun-RF-kuristimen opas ehdottaa käyttöä28 kierrosta No. 30 AWG-johtoa0,5 tuuman muodossa.
• Toiminnan taajuus: Kuristimen on oltava tehokas kohinataajuudella. Enemmän kierroksia lisää induktanssia, mikä parantaa matalataajuista{1}}vaimennusta. Liiallinen käämitys voi kuitenkin aiheuttaa loiskapasitanssia kierrosten väliin, mikä luo itse-resonanssitaajuuden (SRF). SRF:n yläpuolella kuristin lakkaa toimimasta kelana ja menettää tehonsa. Siksi suunnittelun on optimoitava käännökset työntämään SRF kohdekohinataajuuskaistan yläpuolelle.

5. Käytännön oivalluksia ja esimerkkejä toimialasta

Käytännössä kulutus- ja teollisuuselektroniikassa yleisten toimintokuristimien kierrosluku voi vaihdella suuresti sovelluksen mukaan:

• Sähköjohtojen suodattimet (50/60 Hz): Käytä usein kuristimia, joissa on kymmeniä tai yli sata kierrosta suurissa ferriittiytimissä korkean impedanssin saamiseksi kHz:stä matalaan MHz:iin kytkin{0}}virransyöttökohinalle.
• Signaalilinjasuodattimet (USB, Ethernet): Käytä tyypillisesti vähemmän kierroksia (usein alle 20) pienemmillä ytimillä tai helmillä, jotka on optimoitu impedanssille kymmenistä satoihin ohmeihin korkealla MHz:llä.
• Autoteollisuus ja korkea{0}}luotettavuus: Komponentit on määritelty tiukoilla luokituksilla, kuten AEC{0}}Q200. Niiden kierrokset on suunniteltu täyttämään suorituskykyvaatimukset laajalla lämpötila-alueella (-40 asteesta +125 asteeseen tai korkeampiin) samalla kun ne hallitsevat suurivirtaisten transientien aiheuttamia ytimen kyllästymisriskejä.

6. Johtopäätös

Vastataksesi lopullisesti kysymykseen "Kuinka monta kierrosta tavallisessa rikastimessa on?":Ei ole yhtä vastausta.Kierrosten lukumäärä on perustavanlaatuinen mutta piilotettu suunnitteluparametri, joka on räätälöity saavuttamaan joukko julkaistuja sähköisiä ominaisuuksia-ensisijaisesti impedanssin, induktanssin, virran nimellisarvon ja tasavirtaresistanssin saavuttamiseksi. Vaikka tyypillinen alue voi olla alle 10 - yli 100 kierrosta sovelluksesta riippuen, tarkka luku on seurausta huolellisesta suunnittelusta -ydinmateriaalin, halutun suorituskyvyn, fyysisen koon ja kustannusten välillä. Insinööreille keskittyminen määritettyyn impedanssiin ja virta-arvoihin on paljon kriittisempaa komponenttien valinnassa kuin käännösten lukumäärä. Kun vaaditaan mukautettua suunnittelua, käännöslaskelmasta tulee keskeinen tehtävä, joka tasapainottaa sydämen ALAL-arvoa, langan kokoa ja käämin geometriaa vastaamaan erityiseen EMI-sammutushaasteeseen.

Lisätietoja saat ottamalla meihin yhteyttä osoitteessasales@xfullstar.com