Quali fattori devono essere presi in considerazione quando si progettano induttori in modalità comune?

La maggior parte dei filtri di interferenza elettromagnetica deve utilizzare induttori in modalità comune. Poiché l'induttore in modalità comune ha un'alta impedenza in un'ampia gamma di frequenze, può sopprimere il rumore ad alta frequenza generato dall'alimentatore di commutazione ad alta frequenza. Il motivo per cui il nucleo dell'induttore in modalità comune è toroidale è stato introdotto anche prima, ecco l'introduzione principale a quali fattori devono essere considerati durante la progettazione?

I parametri di base necessari per progettare un induttore in modalità comune sono corrente di input, impedenza e frequenza. La corrente di ingresso determina la dimensione del conduttore di avvolgimento. Quando si calcola il diametro del filo, viene generalmente utilizzato il valore calcolato di quattrocento ampere per centimetro quadrato, ma altri valori calcolati possono essere utilizzati in base all'aumento di temperatura accettabile dell'induttore. In quasi tutti i casi, viene utilizzato filo a trefoli singoli, perché non è solo il più economico, ma la perdita di rame dovuta all'effetto pelle ad alta frequenza aiuta a ridurre il rumore.

L'impedenza dell'induttore di solito prende il valore minimo ad una data frequenza. Questa impedenza è collegata in serie con l'impedenza della linea per ottenere l'attenuazione del rumore desiderata. Sfortunatamente, l'impedenza della linea è per lo più sconosciuta, quindi i progettisti usano spesso una rete di stabilizzazione dell'impedenza di linea (LISN) da 50Ω per testare il filtro. Questo è diventato un metodo standard per testare le prestazioni di un filtro, ma il risultato può essere un vero filtro in un solo passaggio quando supera la frequenza d'angolo per aumentare l'attenuazione di -6 dB ad ogni ottava. La frequenza d'angolo è generalmente abbastanza bassa da rendere la reazione induttiva la parte principale dell'impedenza, quindi l'induttanza può essere calcolata con la seguente formula: Ls=Xs/2πf.

Dopo aver conoscenza dell'induttanza, il lavoro di progettazione rimanente è quello di selezionare il nucleo magnetico e il materiale e calcolare il numero di giri.

Il primo passo del progetto è spesso quello di selezionare le dimensioni del nucleo magnetico. Se ci sono requisiti di dimensione per la progettazione, purché il nucleo magnetico possa ancora soddisfare questi requisiti dopo l'avvolgimento, è necessario selezionare il nucleo magnetico di dimensioni maggiori che può essere soddisfatto. Se non esiste un limite di dimensione, è possibile scegliere la dimensione del nucleo a volontà.

Il prossimo è calcolare il numero massimo di giri necessari per essere avvolti sul nucleo. Di solito è un singolo strato, ogni ferita su un'estremità del nucleo magnetico e isolata l'una dall'altra. A volte vengono utilizzati anche avvolgimenti a doppio strato e impilati, ma questi due tipi di avvolgimenti aumentano la capacità distribuita degli avvolgimenti, riducendo così le prestazioni ad alta frequenza dell'induttore.

Poiché il diametro del filo è stato determinato dalla corrente di linea, la circonferenza interna può essere calcolata in base al valore ottenuto sottraendo il raggio del filo dal raggio interno del nucleo magnetico. La lunghezza della circonferenza interna occupata da ogni avvolgimento è divisa per il diametro del filo più lo spessore dell'isolamento per calcolare il numero massimo di giri. Dopo aver calcolato il numero massimo di giri, il passaggio successivo consiste nel selezionare il materiale e determinare l'induttanza. La scelta del materiale si basa su molti fattori, come la temperatura operativa, l'intervallo di frequenza e il costo. Ma prima dobbiamo verificare la dimensione del nucleo selezionata, altri fattori possono essere considerati dopo la vendita. Quindi scegli un materiale con permeabilità appropriata, quindi calcola l'induttanza.

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