磁环类型的铁芯优点:
高初始导磁率(这个是共模电感的基本要求)、高饱和磁感应强度、温度较之铁氧体稳定(可以理解为温升小),频率特性比较灵活,因为导磁率高,很小就可以做出很大的感量,适应频率比较宽;
整体优势:
因为初始导磁率是铁氧体的5-20倍,对传导干扰的抑制作用远大于铁氧体;
纳米晶的高饱和磁感应强度比铁氧体的好,所以在大电流下不易饱和;
温升较之UF系列的要低,某人实际测试:室温下要低将近10度(个人测试值仅作参考);
结构上的灵活令其适应性好,从加工工艺上进行改变,即可适应不同需求(见过节能灯上用的磁环电感,使用相当灵活);
分布电容会更小,因为绕线的面积更宽,体积也相对较小;
环行所用匝数少一点,分布参数小一点,效率占优(针对具体进行分析,可能是因为线径的缘故,望补充);
整体劣势:
磁环孔径小,机器难以穿线,需要人工去绕,费时费力,加工成本高,效率低。而在成本压力日益增加的同时,这一点已尤为重要了。
耐压方面较之UF优势不大:因为可以看到很多磁环共模中间使用扎线带隔开的,这样不是很可靠,有的中间拉开一定距离,线用点胶固定,时间长了,可靠性怎么样呢?如果电感量要求比较大,线会挤在一起,安全性上有一点疑惑。
安装不便,故障率较高。
应用:
因为成本的因素,磁环大多用在大功率的电源上,某人形容:“小功率的用磁环太高档了”,是有道理的。
当然因为体积小,对体积有要求的小功率电源,采用磁环的也是很OK的选择。
综合性能比起来,优于UF系的。如果成本压力不大的项目,可以考虑用磁环的。某实际测试传导,用磁环的余量要低更多。而且感量还比UF的小。
再说说UF/UU系列的共模
材料:基本上为铁氧体,当然这铁氧体也有区别的,一般有MXO-锰锌类和NXO-镍锌类。镍锌类的主要优点是:初始磁导率低(小于1000u),但是可以工作在比较高的频率(大于100MHZ)下,保持磁导率不变。很强很伟大。
NXO比MXO电阻率高。利用铁氧体对高频杂波的类似阻尼的作用将高频杂波以热能的方式释放出来,这就解释了共模电感的温度问题。
整体优势:
最重要的一点:成本低(某人用的这个是0.9元人民币),可以用机器绕、高效,常用UU9.8或UU10.5;
有骨架,绕制工艺应该会更好控制,可以做更高的电感量;
耐压及可靠性要好?针对磁环共模的;
好插件,好安装。四个脚嘛,孔位对了就没一点问题;基本用在小电流的电源上,因为线径不可以用很粗的,故电流不能太大;
整体劣势:
空间因素:封装位置大,maybe是因为比较强壮,不像磁环那么小巧玲珑;
发热比较严重,也是根据我实测的:90V输入满载室温下,可以到快90度;
应用:
一般用在成本控制比较严格的、抑或小功率的场合;
在一些主板上,我们能看到共模电感,但是在大多数主板上,我们都会发现省略了该元件,甚至有的连位置也没有预留。这样的主板,合格吗?
不可否认,共模电感对主板高速接口的共模干扰有很好的抑制作用,能有效避免EMI通过线缆形成电磁辐射影响其余外设的正常工作和我们的身体健康。但同时也需要指出,板卡的防E
共模电感 MI设计是一个相当庞大和系统化的工程,采用共模电感的设计只是其中的一个小部分。高速接口处有共模电感设计的板卡,不见得整体防EMI设计就优秀。所以,从共模滤波电路我们只能看到板卡设计的一个方面,这一点容易被大家忽略,犯下见木不见林的错误。
只有了解了板卡整体的防EMI设计,我们才可以评价板卡的优劣。那么,优秀的板卡设计在防EMI性能上一般都会做哪些工作呢?
主板Layout(布线)设计
对优秀的主板布线设计而言,时钟走线大多会采用屏蔽措施或者靠近地线以降低EMI。对多层PCB设计,在相邻的PCB走线层会采用开环原则,导线从一层到另一层,在设计上就会避免导线形成环状。如果走线构成闭环,就起到了天线的作用,会增强EMI
辐射强度。
信号线的不等长同样会造成两条线路阻抗不平衡而形成共模干扰,因此,在板卡设计中都会将信号线以蛇形线方式处理使其阻抗尽可能的一致,减弱共模干扰。同时,蛇形线在布线时也会最大限度地减小弯曲的摆幅,以减小环形区域的面积,从而降低辐射强度。
在高速PCB设计中,走线的长度一般都不会是
时钟信号波长1/4的整数倍,否则会产生
谐振,产生严重的EMI辐射。同时走线要保证回流路径最小而且通畅。对去耦电容的设计来说,其设置要靠近电源管脚,并且电容的电源走线和地线所包围的面积要尽可能地小,这样才能减小电源的纹波和
噪声,降低EMI辐射。
当然,上述只是PCB防EMI设计中的一小部分原则。主板的Layout设计是一门非常复杂而精深的学问,甚至很多DIYer都有这样的共识:Layout设计得优秀与否,对主板的整体性能有着极为重大的影响。
主板布线的划断
如果想将主板电路间的电磁干扰完全隔离,这是绝对不可能的,因为我们没有办法将电磁干扰一个个地“包”起来,因此要采用其他办法来降低干扰的程度。主板PCB中的金属导线是传递干扰电流的罪魁祸首,它像天线一样传递和发射着电磁干扰信号,因此在合适的地方“截断”这些“天线”是有用的防EMI的方法。“天线”断了,再以一圈绝缘体将其包围,它对外界的干扰自然就会大大
共模电感 减小。如果在断开处使用滤波电容还可以更进一步降低电磁辐射泄露。这种设计能明显地增加高频工作时的稳定性和防止EMI辐射的产生,许多大的主板厂商在设计上都使用了该方法。
图注:“断开”的设计用来阻止电磁干扰借这些接口向外传送形成电磁辐射,图中电路板上的亮线清晰可见。尤其是USB接口部分采用该设计后,可在很大程度上大大改善EMI电流向外辐射的可能。
主板接口的设计
不知大家是否注意到,主板都会附送一块开口的薄铁挡片,其实这也是用来防EMI的。虽然机箱EMI屏蔽性能都不错,但电磁波还是会从机箱表面的开孔处泄漏出来,如
PS/2接口、USB接口以及并、串口等的开口处。孔的大小决定了电磁干扰的泄露程度。开口的孔径越小,电磁干扰辐射的削弱程度越大。对方形孔而言,L就是其对角线长度。
使用了挡片之后,挡片上翘起的金属触片会和主板上的输入输出部分很好地通过机箱接地,不但衰减了EMI,而且减小了方孔的尺寸,进一步缩小L值,从而可以更有效地屏蔽电磁干扰辐射。
上述三点只是主板设计中除电路设计之外的几个主要防EMI设计,由此可见,主板的防EMI设计是一个整体的概念,如果整体的设计不合格,就会带来较大的电磁辐射,而这些也不是一个小小的共模电感所能弥补的。
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