為了解決電磁干擾(Electromagnetic Interference,EMI)問題,常用解決方案是匹配使用兩類電感器與兩類電容,如圖1所示。錳鋅鐵氧體材料或納米晶材料的相對磁導(dǎo)率μ可達(dá)到五千甚至幾十萬,因此常被選來作為共模電感器的磁芯,鐵硅、鐵硅鋁等金屬磁粉芯材料相對磁導(dǎo)率μ通常只有幾十,但由于這類材料磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs高達(dá)1 T甚至接近2 T而常被用于差模電感器等磁性元件中。
傳統(tǒng)共模電感器(~ mA小共模電流)通常選用相對磁導(dǎo)率μ達(dá)到五千甚至幾十萬的錳鋅鐵氧體材料或納米晶材料作為磁芯,工作時(shí)需要考慮磁性元件中同時(shí)流過的兩種類型的電流(共模電流ICM、差模電流IDM),因此對兩個(gè)繞組的匝數(shù)及繞向有著非常嚴(yán)格的要求,不僅要繞線方向相反,匝數(shù)也必須完全一致,共模電感器中兩種類型的電流方向、兩邊繞組的匝數(shù)N及繞組的方向如圖2所示。結(jié)合圖1與圖2,共模電感器接入電路后,兩個(gè)繞組中流過的兩種類型的電流產(chǎn)生的差模、共模磁通在錳鋅鐵氧體或納米晶環(huán)形磁芯內(nèi)分別相互減弱與相互增強(qiáng)。根據(jù)安培環(huán)路定律,小共模電流(~ mA)產(chǎn)生的相互疊加的直流偏置磁場數(shù)值一般低于1 A/m,相對磁導(dǎo)率μ達(dá)到五千甚至幾萬的錳鋅鐵氧體材料或納米晶材料在如此小的直流偏置磁場下可正常工作。
但在實(shí)際電路應(yīng)用中,大共模電流(~ A)的工作場景也是經(jīng)常出現(xiàn)的,此時(shí)如果繼續(xù)采用高磁導(dǎo)率的錳鋅鐵氧體材料或納米晶材料作為共模電感器的磁芯,根據(jù)安培環(huán)路定律,共模電流產(chǎn)生的偏置磁場疊加后數(shù)值較大,前述磁芯將會磁飽和,共模電感器將無法正常工作,即選用高磁導(dǎo)率的錳鋅鐵氧體材料或納米晶材料制作共模電感器不能在大共模電流下正常工作,如圖3所示。基于大共模電流應(yīng)用的特種共模電感器需求,本共模電流研究充分利用金屬磁粉芯優(yōu)異的直流偏置性能,最終選用磷酸包覆量為0.1 wt.%的磷酸鈍化絕緣包覆的高磁導(dǎo)率低損耗鐵硅鋁金屬磁粉芯制作特種共模電感器,研究基于高磁導(dǎo)率低損耗鐵硅鋁金屬磁粉芯的特種共模電感器的共模電感及阻抗頻率特性。