元件中的共振是電子設計人員在高頻(例如EMI/EMC)中工作時的一個眾所周知的話題。不要忘記用阻抗分析儀測試你的部件,特別是當它們是自定義的磁性元件時。
在高頻工作的設計師知道,元件的阻抗作為頻率的函數(shù)是不理想的。在設計高頻電路時,這一點至關重要,例如在RF無線系統(tǒng)或EMI/EMC設計中。
首先,在學習電路理論基礎的時候,你需要處理電容、電感、電阻等。然后,當你試圖建立你的電路時,你用電容器、電感器、電阻器等取代那些理想的元件。
如果實際元件與理想元件等效,電路就會像理論上期望的那樣工作。但是,如果組件行為不理想,您可以獲得意想不到的結果,并且需要為其找到一個更復雜的模型。
在圖1中,您可以看到電容器和電感阻抗的典型圖(測量)。實際電容器的響應不是理想的(圖1,左),在自諧振頻率srf=1.18mhz(相位0)時,電容器開關由理想的電容響應(1/ω(C)對歸納反應(ω(L)因為成分中的寄生物。
實際電感的響應并不理想(圖1,右),當自諧振頻率srf=1.87MHz(相位0)時,電感從理想的電感響應開關(ω(L)容性響應(1/ω(C)因為成分中的寄生物。
這是因為,在設計RF/EMI電路(濾波器、解耦網(wǎng)絡等)時我們考慮典型的串聯(lián)和并聯(lián)等效諧振電路(圖2)。
并聯(lián)等效諧振電路
一個非常有趣的例子是在許多有鐵芯的電感中,例如在堆芯和多電線電纜的電力電子電路中(圖3):變壓器、功率因數(shù)校正電路、EMC濾波器等。
這些電感在頻率上的阻抗響應提供了幾個共振,如圖4所示。請注意,該組件提供了幾個共振頻率(不僅僅是一個)。
對于設計人員來說,很難對元件進行建模,因為需要幾個串聯(lián)和并行諧振電路來再現(xiàn)這種行為(一個真正的復雜模型)。有些設計者使用s參數(shù)對元件進行建模,但要注意以非線性作為飽和.為什么這些共鳴是危險的?
因為對emi/emc來說,電感器在系列(低通濾波器、PFC電感等)。這個想法是提供低阻抗在低頻和高阻抗在高頻。
但是,如果你認為在標記2,4和6的共振,在這些頻率,組件提供低阻抗(“短路”),所以你會發(fā)現(xiàn)在這些頻率的排放增加。在我們的示例中,10.9MHz、31.4MHz和61.2MHz
如果你不測量你的電感在你的阻抗分析儀的響應,這將很難理解為什么排放是特別壞在這些頻率。
這種情況可以通過幾種方法來解決,例如改變電感,更換那些頻率上的損耗(諧振將是低Q),修改繞組策略等。
我最后的建議是:用堆疊的磁芯測試你的電感,以比較它們的諧振頻率。有時你會對這種比較感到驚訝。