共模电感是指两个线圈绕在一个铁心上,且绕制方向相反,匝数和相位相同,常用于开关电源中过滤共模干扰。电源输入端加共模电感一般是为了减少辐射、降低高频共模噪音。其对共模噪音有明显的抑制作用,工作原理是当共模电流通过元件时,两个电感的电感量会叠加。但是对于差模噪音,两个电感量相当于取差,电感值减小,抑制效果会削弱。
在前面的文章中我们也提到过对于干扰源可以采用“堵”或者“疏”作为方向指导,共模电感属于对干扰信号的“堵”,当然对于“堵”的处理,针对需要处理的频段选择合适的共模电感才能起到作用。下面以一篇实例进行说明。
实验布置图:
DUT是测试设备,车载导航产品;
bridge板(测试用板)负责接收和传输信号给到空调控制面板,并将信号通过CAN给到上位机系统进行诊断处理。按键和旋钮的数值都要求在一定的范围以内,如果超出这个范围,上位机系统会提示报错;
PC为上位机,负责监测测试用板提供的数据是否有效,并提供监控界面,供测试人员观测。
测试要求:本产品属于Region III,按照level2 等级实验。
实验现象:在做CBCI时,发现在100MHz左右的频点出现闪屏现象。
问题分析:CBCI属于给产品施加共模干扰,即将所有的线束都放到耦合钳中进行实验,一般可以增加共模干扰抑制元器件对信号进行“堵”处理。我们重新review原理图,发现在电源的输入端已经增加了共模电感L1。
增加共模电感,实验却仍然未通过,可能的原因是选择的共模电感未在该频段起到较好的抑制效果。我们查看DLW5ATH501TQ2L规格书,发现共模电感在100MHz时阻抗约为700Ω,
我们尝试选择100MHz阻抗更高的共模电感复测实验,DLW44SM172SK2,查看其规格书:
在100MHz时其阻抗约为2KΩ,我们首先在村田官网对以上两种设计进行仿真:
SM1为原设计,该仿真软件未找到DLW5ATH501TQ2L,选择了一款100MHz阻抗接近的元器件代替仿真,SIM2为更换共模电感DLW44SM172SK2,仿真结果如下:
绿色的曲线是新的设计,红色的曲线原先设计,从图中可以看出,新的设计在100MHz时共模插入损耗更高,即对100MHz信号衰减更为明显。
选用DLW44SM172SK2重新测试,可以通过100MHz的CBCI实验。
附件为村田仿真网站,有需要的可以下载使用。
总结:
对于磁珠,电感,共模电感的选择可以先预留设计,在实际应用过程中再作调整,不能想当然认为设计中已经有了该元器件,就认为可以不用考虑了,而往往实验中的问题就是出在我们认为不可能出问题的地方。