Дроссель (электроника)

В электронике дроссель — это индуктор , используемый для блокировки переменного тока (AC) более высокой частоты при прохождении постоянного тока (DC) и переменного тока более низкой частоты в цепи . Дроссель обычно состоит из катушки изолированного провода, часто намотанной на магнитный сердечник в форме пончика, , хотя некоторые состоят из ферритовой бусины нанизанной на провод. дросселя Сопротивление увеличивается с частотой. Его низкое электрическое сопротивление пропускает как переменный, так и постоянный ток с небольшими потерями мощности, но его реактивное сопротивление ограничивает количество пропускаемого переменного тока.

Название происходит от блокировки — «задушивания» — высоких частот при прохождении низких частот. Это функциональное имя; название «дроссель» используется, если дроссель используется для блокировки или развязки более высоких частот, но компонент называется просто «индуктором», если он используется в электронных фильтрах или настроенных схемах . Дроссели, предназначенные для использования в качестве дросселей, обычно отличаются отсутствием конструкции с низкими потерями (высокой добротностью ), необходимой для дросселей, используемых в настраивающихся цепях и фильтрующих устройствах.

Типы и конструкция

Дроссели делятся на два больших класса:

Дроссели звуковой частоты — предназначены для блокировки звуковых частот и частот линии электропередачи, позволяя при этом проходить постоянному току.
Радиочастотные дроссели — предназначены для блокировки радиочастот , пропуская при этом звук и постоянный ток.

Дроссель звуковой частоты

Дроссели звуковой частоты обычно имеют ферромагнитные сердечники для увеличения их индуктивности. Они часто конструируются аналогично трансформаторам, с ламинированными железными сердечниками и воздушным зазором. Железный сердечник увеличивает индуктивность для данного объема сердечника. Дроссели часто использовались при проектировании выпрямительных источников питания для лампового оборудования, такого как радиоприемники или усилители. Они обычно встречаются в контроллерах двигателей постоянного тока для выработки постоянного тока (DC), где они использовались в сочетании с большими электролитическими конденсаторами для устранения пульсаций напряжения (AC) на выходе постоянного тока. Схема выпрямителя, предназначенная для выходного дроссельного фильтра, может создавать слишком большое выходное напряжение постоянного тока и подвергать конденсаторы выпрямителя и фильтра чрезмерным пусковым и пульсирующим токам, если дроссель удален. Однако современные электролитические конденсаторы с высокими номинальными значениями пульсаций тока и стабилизаторы напряжения , которые устраняют больше пульсаций источника питания, чем дроссели, позволили исключить тяжелые и громоздкие дроссели из источников питания сетевой частоты. Дроссели меньшего размера используются в импульсные источники питания для устранения высокочастотных коммутационных переходных процессов с выхода, а иногда и с обратной подачей на вход сети. Они часто имеют тороидальные ферритовые сердечники.

Некоторые любители автозвука используют дроссельные катушки в автомобильных аудиосистемах (в частности, в проводке сабвуфера , чтобы убрать высокие частоты из усиленного сигнала).

Радиочастотный дроссель

Радиочастотные дроссели (RFC) часто имеют сердечники из железного порошка или феррита , что увеличивает индуктивность и общую работоспособность. ^[1] Их часто наматывают по сложной схеме ( корзинчатая обмотка ), чтобы уменьшить на собственную емкость и эффект близости потери . Дроссели для еще более высоких частот имеют немагнитные сердечники и низкую индуктивность.

Современной формой дросселя, используемой для устранения цифровых радиочастотных помех в линиях, является ферритовый шарик , цилиндрический или тороидальный ферритовый сердечник, надетый на провод. Их часто можно увидеть на компьютерных кабелях.

Синфазный дроссель

Синфазный дроссель с дифференциальным током

Прототип симметричного дросселя СМ со витой обмоткой.

Синфазный дроссель (CM) — это особый вариант дросселя, в котором он используется для воздействия на синфазный сигнал . Эти дроссели полезны для подавления электромагнитных помех (EMI) и радиочастотных помех (RFI), часто возникающих в сильноточных проводах, например, в линиях электропитания , которые могут вызвать нежелательную работу. Для уменьшения этого шума часто используют синфазный дроссель — две параллельные обмотки катушки на одном сердечнике. Синфазные дроссели пропускают дифференциальные токи, блокируя сигналы, воздействующие на оба провода. ^[3] Поскольку магнитный поток, создаваемый дифференциальными токами в сердечнике синфазного дросселя, имеет тенденцию нейтрализовать друг друга, дроссель имеет небольшой импеданс для дифференциальных токов. Это достигается за счет размещения обмоток таким образом, что они генерируют равные, но противоположные поля, которые нейтрализуют друг друга для сигналов дифференциального режима. Обычно это также означает, что сердечник не будет насыщаться при больших дифференциальных токах, а максимальный номинальный ток вместо этого определяется нагревательным эффектом сопротивления обмотки. С другой стороны, синфазные токи имеют путь с высоким импедансом из-за совокупной индуктивности обмоток, которые усиливают друг друга.

Дроссели CM обычно используются в промышленности, электротехнике и телекоммуникациях для устранения или уменьшения шума и связанных с ним электромагнитных помех. ^[4]

Когда дроссель CM проводит ток CM, большая часть магнитного потока, генерируемого обмотками, ограничивается сердечником индуктора из-за его высокой проницаемости. В этом случае поток рассеяния, который также является эмиссией ближнего магнитного поля дросселя СМ, мал. Однако ток DM, протекающий через обмотки, будет генерировать сильное излучаемое ближнее магнитное поле, поскольку в этом случае обмотки имеют отрицательную связь. Чтобы уменьшить эмиссию ближнего магнитного поля, к дросселю CM можно применить скрученную структуру обмотки.

Балансный дроссель СМ со витыми обмотками.

Эквивалентные токовые петли и генерируемые магнитные поля

Разница между симметричным дросселем СМ со витыми обмотками и обычным сбалансированным двухобмоточным дросселем СМ заключается в том, что обмотки взаимодействуют в центре открытого окна сердечника. Когда он проводит ток CM, индуктор CM со сбалансированной витой обмоткой может обеспечивать такую же индуктивность CM, что и обычный индуктор CM. Когда он проводит ток DM, эквивалентные токовые петли будут генерировать в пространстве магнитные поля обратного направления, так что они имеют тенденцию нейтрализовать друг друга.

Ток пропускают через индуктор, и зонд измеряет эмиссию ближнего поля. К усилителю подключен генератор сигналов, служащий источником напряжения. Затем выход усилителя подключается к измеряемой катушке индуктивности. Для мониторинга и контроля тока, протекающего через индуктор, токоизмерительные клещи вокруг проводящего провода закрепляются . Осциллограф , подключенный к токовым клещам, для измерения формы сигнала тока. Зонд измеряет поток в воздухе. Анализатор спектра, подключенный к зонду, собирает данные.

См. также

Линейный реактор
Волноводный дроссель – предназначен для усиления или подавления распространения определенных мод в волноводах .

Ссылки

^ «Типы индукторов в электронике» . Жизненный провод . Проверено 14 марта 2018 г.
^ «Понимание синфазного шума» (PDF) . Импульсная электроника . Проверено 25 апреля 2022 г.
^ http://www.murata.com/products/emc/knowhow/pdf/26to30.pdf ^{[ только URL-адрес PDF ]}
^ Тупо, Билл. «Дифференциальный режим и синфазные дроссели» . Проверено 14 марта 2018 г.

Дальнейшее чтение

Вильди, Теодор (1981) Электроэнергетические технологии , ISBN 978-0471077640

Внешние ссылки

Теория синфазного дросселя

[:0-1] «Типы индукторов в электронике» . Жизненный провод . Проверено 14 марта 2018 г.

[2] «Понимание синфазного шума» (PDF) . Импульсная электроника . Проверено 25 апреля 2022 г.

[3] ttp://www.murata.com/products/emc/knowhow/pdf/26to30.pdf ^{[ только URL-адрес PDF ]}

[4] Тупо, Билл. «Дифференциальный режим и синфазные дроссели» . Проверено 14 марта 2018 г.

[1]

[2]

[3]

[4]