基于金属磁粉芯的单相共模电感器——以铁硅铝金属磁粉芯为例
为了解决电磁干扰（Electromagnetic Interference，EMI）问题，常用解决方案是匹配使用两类电感器与两类电容，如图1所示。锰锌铁氧体材料或纳米晶材料的相对磁导率μ可达到五千甚至几十万，因此常被选来作为共模电感器的磁芯，铁硅、铁硅铝等金属磁粉芯材料相对磁导率μ通常只有几十，但由于这类材料磁感应强度Bs高达1 T甚至接近2 T而常被用于差模电感器等磁性元件中。
传统共模电感器（~ mA小共模电流）通常选用相对磁导率μ达到五千甚至几十万的锰锌铁氧体材料或纳米晶材料作为磁芯，工作时需要考虑磁性元件中同时流过的两种类型的电流（共模电流ICM、差模电流IDM），因此对两个绕组的匝数及绕向有着非常严格的要求，不仅要绕线方向相反，匝数也必须完全一致，共模电感器中两种类型的电流方向、两边绕组的匝数N及绕组的方向如图2所示。结合图1与图2，共模电感器接入电路后，两个绕组中流过的两种类型的电流产生的差模、共模磁通在锰锌铁氧体或纳米晶环形磁芯内分别相互减弱与相互增强。根据安培环路定律，小共模电流（~ mA）产生的相互叠加的直流偏置磁场数值一般低于1 A/m，相对磁导率μ达到五千甚至几万的锰锌铁氧体材料或纳米晶材料在如此小的直流偏置磁场下可正常工作。
但在实际电路应用中，大共模电流（~ A）的工作场景也是经常出现的，此时如果继续采用高磁导率的锰锌铁氧体材料或纳米晶材料作为共模电感器的磁芯，根据安培环路定律，共模电流产生的偏置磁场叠加后数值较大，前述磁芯将会磁饱和，共模电感器将无法正常工作，即选用高磁导率的锰锌铁氧体材料或纳米晶材料制作共模电感器不能在大共模电流下正常工作，如图3所示。基于大共模电流应用的特种共模电感器需求，本共模电流研究充分利用金属磁粉芯优异的直流偏置性能，最终选用磷酸包覆量为0.1 wt.%的磷酸钝化绝缘包覆的高磁导率低损耗铁硅铝金属磁粉芯制作特种共模电感器，研究基于高磁导率低损耗铁硅铝金属磁粉芯的特种共模电感器的共模电感及阻抗频率特性。
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