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共模电感扼流线圈的等效回路构建(实践)

共模电感扼流线圈的等效回路构建(理论)中所示的构建步骤,按如下方式进行实践。(所用样品料号:LDFL002302LS-V0E)
1. 获取成为铁损的阻抗和杂散电容
如下图所示,连接1次侧、2次侧绕组的两端,并将其连接至阻抗分析仪,测量阻抗值。
连接1次侧、2次侧绕组的两端
共模电感扼流线圈等效回路构建(理论) STEP1中的C、R、Lo。
  C
R
Lo
测量值 4.2pF 5.8kΩ 15mH
回路输入值 *2.1pH (1/2倍) *11.6kΩ (2倍) 15mH

*符号: 将测量值分配给1次侧、2次侧线圈的演算

2. 泄漏电感的频率特性
如下所示,使单侧(2次侧)的绕组短路,将1次侧的绕组连接至阻抗分析仪,测量泄漏电感值Lℓeak。
测量泄漏电感值
共模电感扼流线圈等效回路构建(理论)STEP2中的Lℓeak。
  Lℓeak
测量值 Ls=11μH
泄漏电感值 5.5μH*(1/2倍)

*符号: 将测量值分配给1次侧、2次侧线圈的演算

下图为实际阻抗特性。理想的电感阻抗会显示出与频率成正比的特性,直至无限频率,然而,实际上当到达一定的频率后阻抗会开始降低。
实际阻抗特性
这表明绕组的杂散电容会导致高频阻抗降低。此外,由于泄漏电感和绕组的杂散电容,在33MHz附近产生了反共振点。
3. 接线的直流阻抗
在2次侧打开的状态下,用mΩ仪表测量1次侧线圈两端的直流阻抗部分。
直流阻抗部分
共模电感扼流线圈等效回路构建(理论)STEP3中的DCR。
  DCR
测量值 60mΩ
回路输入值 30mΩ*(1/2倍)

*分配到扼流线圈两端所需的演算

4. 关于共模阻抗的考察
由于存在铁损阻抗、绕组容量、泄漏电感,可以通过频率推测如下阻抗频率特性中占主导地位的成分。
5. 耦合系数k的设定方法
根据共模电感扼流线圈的等效回路构建(理论)的STEP2,泄漏电感Lℓeak的耦合系数k按如下公式进行表示。
Ls
: 从2次侧线圈SHORT时的1次侧线圈测量的电感
Lo
: 一个回路的电感(包括泄漏电感)
泄漏电感Lℓeak具有频率特性,需要加以注意。此外,耦合系数k具有下图所示的频率特性。为了求得最佳的耦合系数k,需要使用频率特性稳定的频率(例如)到100kHz为止的泄漏电感值。
耦合系数k频率特性

耦合系数k是掌握共模电感扼流线圈特性的最重要参数。

6. LDFL002302LS-V0E的等效回路完成
LDFL002302LS-V0E的实际频率特性,制作了等效回路。(引用自共模电感扼流线圈等效回路构建(理论))
等效回路的各成分 标记 数值(输入值)
低杂散电容 C 2.1pF
铁损(磁芯损耗) R 11.6kΩ
自电感 Lo 15.0mH
耦合系数 k 0.9996333
铜损(铜线损耗) DCR 30mΩ
虚拟阻抗 Rd 1GΩ
等效回路完成
7. 实测与模拟的比较
将上述等效回路模型中的模拟值与实测共模阻抗值进行比较,如下所示,结果基本一致。
实测与模拟的比较
8. 等效回路模型验证总结
关于共模电感扼流线圈等效回路的构建,只要证明铁损阻抗、绕组容量、泄漏电感等确实存在并正确获取其数值,就可以构建起耐用的回路模型。

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