漏感是電機初次級在耦合的過程中漏掉的那一部份磁通,漏感應該是線圈所產生的磁力線不能都通過次級線圈,因此產生漏磁的電感稱為漏感。
漏感在共模電感中的應用
對理想的電感模型而言,當線圈繞完后,所有磁通都集中在線圈的中心內。但通常情況下環形線圈不會繞滿一周,或繞制不緊密,這樣會引起磁通的泄漏。共模電感有兩個繞組,其間有相當共模電感大的間隙,這樣就會產生磁通泄漏,并形成差模電感。
因此,共模電感一般也具有一定的差模干擾衰減能力。
在濾波器的設計中,我們也可以利用漏感。如在普通的濾波器中,僅安裝一個共模電感,利用共模電感的漏感產生適量的差模電感,起到對差模電流的抑制作用。有時,還要人為增加共模扼流圈的漏電感,提高差模電感量,以達到更好的濾波效果。
漏感在共模電感中形成原因
共模電感(濾波器)的漏感是如何形成的呢?緊密繞制,且繞滿一周的環形線圈,即使沒有磁芯,其所有磁通都集中在線圈“芯”內。但是,如果環形線圈沒有繞滿一周,或者繞制不緊密,那么磁通就會從芯中泄漏出來。這種效應與線匝間的相對距離和螺旋管芯體的磁導率成正比。共模扼流圈有兩個繞組,這兩個繞組被設計成使它們所流過的電流沿線圈芯傳導時方向相反,從而使磁場為0。如果為了安全起見,芯體上的線圈不是雙線繞制,這樣兩個繞組之間就有相當大的間隙,自然就引起磁通“泄漏”,這即是說,磁場在所關心的各個點上并非真正為0。共模扼流圈的漏感是差模電感。事實上,與差模有關的磁通必須在某點上離開芯體,換句話說,磁通在芯體外部形成閉合回路,而不僅僅只局限在環形芯體內。
如果芯體具有差模電感,那么,差模電流就會使芯體內的磁通發生偏離零點,如果偏離太大,芯體便會發生磁飽和現象,使共模電感基本與無磁芯的電感一樣。結果,共模輻射的強度就如同電路中沒有扼流圈一樣。差模電流在共模環形線圈中引起的磁通偏離可由下式得出:
式中,是芯體中的磁通變化量,Ldm是測得的差模電感,是差模峰值電流,n為共模線圈的匝數。
由于可以通過控制B總,使之小于B飽和,從而防止芯體發生磁飽和現象,有以下法則:
式中,是差模峰值電流,Bmax是磁通量的最大偏離,n是線圈的匝數,A是環形線圈的橫截面積。Ldm是線圈的差模電感。
共模扼流圈的差模電感可以按如下方法測得:將其一引腿兩端短接,然后測量另外兩腿間的電感,其示值即為共模扼流圈的差模電感。
綜述
共模扼流圈能發揮一定的作用是由于μcm比μdm大好幾個數量級的緣故,因為共模電流通常很小,可以通過使L/D保持在較低值來獲得更小的μdm。
為了得到共模電感,同時又要使差模電感最小,最好是采用橫截面積較大的磁芯繞制成多匝線圈。采用較大的螺旋管磁芯,也并非一定要這樣的磁芯,可在共模扼流圈內并入有效的差模電感。因為差模磁通是遠離磁芯(環形結構)的,因此可能會產生極強的輻射。尤其是濾波器安裝在PCB板上的情況下,這種輻射可以耦合到電源線,使傳導發射增強。當磁性材料被帶到場內時(例如,環形磁芯放置在鐵殼里),差模磁導率就可能會顯著地增加,從而由于差模電流而導致磁芯的飽和。