共模扼流线圈的主要性能和选择标准

虽然全球碳中和努力正在加速，但汽车市场中BEV和PHEV的增长速度也在迅速加快。2020年，电动汽车占全球销量的3%。一些官方出版物估计，到15年将增长到2025%，到39年将增长到2030%，到66年将增长到2035%。

因此，电气元件在汽车应用中的使用正在增加，这导致ECE R10（2011年首次发布的联合国EMC法规）中的应用范围扩大。因此，针对汽车产品的EMC措施已成为必须的。

共模扼流线圈的基本原理

磁通量：

当电流流过磁芯时，通过线圈产生磁通量。

图1

共模扼流线圈有两根缠绕的导线，使信号电流的磁通相互抵消，共模电流相互加强磁通。共模线圈的优点是它们消除了共模噪声，而不会影响电源和信号线。此外，元件产生的漏磁通也有助于消除差模噪声。共模扼流线圈的性能主要取决于磁性材料。所需频率点的阻抗越高，噪声抑制越有效。居里温度（Tc）也应与操作环境一起检查。

磁性材料的电感和性能的理论公式：

环形磁芯电感的理论公式如下所示（图2）。根据该公式，磁导率越大，电感越高（图3）。然而，磁导率越高，材料饱和越快，因此根据噪声抑制的频段选择磁芯材料至关重要。

图2

图3 –磁导率与频率的关系

磁性材料的温度特性：

温度特性在共模扼流线圈的选择中也很重要。图4显示了磁导率与温度之间的关系。

图 4 – 渗透率与温度的关系

磁导率下降点周围是磁芯的耐热温度，称为Tc。KEMET SCR-XV 系列使用高磁导率 S15H 材料 （Tc 》120°C） 实现高电感，SCT-XV 系列使用高耐热性 7HT 材料 （Tc 》180°C），可根据用途进行选择。

绝缘结构

这些 SCR-XV 和 SCT-XV 系列使用高 CTI 性能塑料作为绝缘外壳，以确保 5 mm 的绝缘距离。因此，它实现了业界最高的额定电压 1，000 V，可用于 BEV 和 PHEV 系统中的更高电压应用。

图5

爬电距离可避免因基于IEC60664-1的跟踪而发生故障：

表1

污染程度：2

仅发生非导电污染，但偶尔会因冷凝而产生暂时的导电性。

材料组： I. 600 ≤ CTI（比较漏电起痕指数）

爬电距离：

5，00 V 时为 1.000

mm

EMI 滤波器配置和衰减性能

EMI滤波器由扼流线圈和电容器组成。在许多情况下，使用共模扼流线圈和电容器的多种组合。根据EMI对策频率点将它们组合成适当的配置非常重要。本节将介绍衰减性能如何根据公共扼流线圈和电容器的组合方式而变化。

EMI滤波器的基本结构和作用元件：

图6中的EMI滤波器配置是共模和差模衰减的二阶配置，使用共模扼流圈和X、Y级安全电容。KEMET 产品用于模拟此配置，由此产生的衰减特性如图 7 和图 8 所示。

元件值： CMC： SCR25XV-150-1R6A010JV （15 A， 1 mH） Cx： R475N3330CK01M （0.33 μF） Ccy：

P295BE471M500C （470 pF）

图6

– 共模衰减： CMC（Lc）-Cy

– 差模衰减： CMC（Ln*）-Cx

* Ln = 漏感

图7

图8

接下来，让我们看看当使用两个共模扼流线圈时，基于电容器位置的衰减性能差异。电路中引入了一个额外的共模扼流圈，并仿真了图9所示的配置。衰减特性如图10和图11所示。具有两个共模扼流圈的配置 – 1：CMC1-CMC2-Cx & Cy：

图9

共模衰减： CMC1（Lc）-CMC2（Lc）-Cy

差模衰减： CMC1（Ln）-CMC2（Ln）-Cx 元件值： CMC1： SCR25XV-150-1R6A010JV （15 A， 1 mH） CMC2： SCR25XV-150-1R6A010JV （15 A， 1 mH） Cx

：

R475N3330CK01M （0.33 μF） C： P295BE471M500C （470 pF）

图10

图11

由于CMC组件的增加，衰减性能有所改善，这略有效果。但是，这仍然是二阶噪声滤波器配置。

然后重新排列滤波电路，仿真图12所示的配置。具有两个共模扼流圈-2的配置：CMC1-Cx和Cy-CMC2：

图12

共模衰减： CMC1（Lc）-Cy-CMC2（Lc） 差模衰减： CMC1（Ln）-Cx-CMC2（Ln）

元件值： CMC1： SCR25XV-150-1R6A010JV （15 A， 1 mH） Cx： R475N3330CK01M （0.33 μF） Ccy： P295BE471M500C （470 pF） CMC2：

SCR25XV-150-1R6A010JV （15 A， 1 mH）

图13

图14

更改组件的配置会产生三阶噪声滤波器。图13和图14显示了使用此配置得到的衰减性能。

当我们将这种性能与以前的滤波器配置（图15和16）进行比较时，与以前的滤波器配置相比，衰减性能在很宽的频率范围内得到了改善。

图15

图16

如上所述，衰减性能根据共模扼流线圈和滤波器内电容器的位置而有很大差异。因此，元素的配置至关重要。

SCR-XV 和 SCT-XV 系列规格

如上所述，可以在芯材S15H（SCR-XV）和7HT（SCT-XV）之间进行选择。可用的磁芯尺寸在水平和垂直方向上均为 19、25 和 29 mm。该系列的额定电压为 1，000 V，额定电流高达 35 A。

总结

随着汽车市场中BEV和PHEV的增加，需要更高电压的组件。

显著的优点是：

• SCR-XV 的高电感 • SCT-XV 的高耐热性 • 额定电压高达 1，000 V

• 额定电流从 5 A 到 35 A

• 完全符合 AEC Q200 标准

审核编辑：郭婷