甘威

摘要：共模電感（common mode choke），也叫共模扼流圈，常用于主板的開關(guān)電源電路中過濾共模的電磁干擾信號。在實際的應(yīng)用中，售后出現(xiàn)引腳位置斷和引腳脫出本體造成線圈開路從而導(dǎo)致整機(jī)不上電問題相對突出，通過對故障件的分析研究，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)本材料本身沒有問題，跟引腳植入本體深度有關(guān)，通過增加引腳的植入深度可以解決此問題。

關(guān)鍵詞：共模電感;引腳;植入深度

0引言

空調(diào)主板上混合了各種高頻電路、數(shù)字電路和模擬電路，它們工作時會產(chǎn)生大量高頻電磁波互相干擾，這就是EMI。EMI還會通過主板布線或外接線纜向外發(fā)射，造成電磁輻射污染，影響其他的電子設(shè)備正常工作。這時候就需要共模電感（如圖1）來進(jìn)行濾波抑制這些干擾，而共模電感主要用在開關(guān)電路上，一單出現(xiàn)失效，整機(jī)將直接出現(xiàn)不通電情況，造成空調(diào)無法使用。

售后投訴電感引腳處斷的問題嚴(yán)重，導(dǎo)致整機(jī)不上電問題突出，故障率相對較高，電感引腳斷問題（如圖

2）需研究整改。

1工作原理

共模電感由磁芯、引腳、骨架和2組線圈組成。

共模電感的濾波電路，L3和L4就是共模電感線圈。這2個線圈繞在同一鐵芯上，匝數(shù)和相位都相同（繞制反向）。這樣，當(dāng)電路中的正常電流流經(jīng)共模電感時，電流在同相位繞制的電感線圈中產(chǎn)生反向的磁場而相互抵消，此時正常信號電流主要受線圈電阻的影響（和少量因漏感造成的阻尼）;當(dāng)有共模電流流經(jīng)線圈時，由于共模電流的同向性，會在線圈內(nèi)產(chǎn)生同向的磁場而增大線圈的感抗，使線圈表現(xiàn)為高阻抗，產(chǎn)生較強(qiáng)的阻尼效果，以此衰減共模電流，達(dá)到濾波的目的。

共模電感在空調(diào)主板上主要用于開關(guān)電源電路（如圖3），開關(guān)電源產(chǎn)生的共模噪聲頻率范圍為10 kHz～50 MHz甚至更高，為了有效衰減這些噪聲，共模電感器采用高磁導(dǎo)率的錳鋅鐵氧體或非晶材料，以提高共模電感器性能。

兩電感器中電流產(chǎn)生的磁場方向相反而抵消，這時正常信號電流主要受電感器電阻的影響（這一影響很小），以及少量因漏感造成的阻尼（電感），加12220V交流電的頻率只有50 Hz，共模電感器電感量不大，所以共模電感器對于正常的220 V交流電感抗很小，不影響交流電對整機(jī)的供電。

共模電流流過共模電感器分析（如圖4）。當(dāng)共模電流流過共模電感器時，電流由于共模電流在共模電感器中同方向，共模電感器L3和L4內(nèi)產(chǎn)生同方向的磁場，這時增大了共模電感器L3和L4的電感量，也就是增大了L3和L4對共模電流的感抗，使共模電流受到了更大的抑制，達(dá)到了衰減共模電流的目的，起到了抑制共模干擾噪聲的作用，因此共模電感在電路中特別是開關(guān)電源電路不可缺少，占據(jù)重要作用。

2共模電感售后失效原因及失效機(jī)理分析

2.1故障復(fù)測情況

將故障主板復(fù)測多遍均報不上電故障，故障穩(wěn)定，此故障廠內(nèi)測試均為可控項。

2.2故障分析

從上圖的故障點可以看出，引腳從本體松脫，本體上無明顯的受力撞擊痕跡，排除器件加工異常。

2.3數(shù)據(jù)分析

查詢生產(chǎn)下線以及售后數(shù)據(jù)報表發(fā)現(xiàn)，此板自生產(chǎn)以來，均有售后反饋，時間不集中，統(tǒng)計廠內(nèi)生產(chǎn)下線數(shù)據(jù)，每年使用約100萬～150萬，廠內(nèi)生產(chǎn)過程未出現(xiàn)同類故障。

2.4過程隱患點排查

此共模電感位置在主板生產(chǎn)時在板邊，但兩側(cè)有器件遮擋，不會導(dǎo)致碰撞;電器盒生產(chǎn)時，鈑金件有折邊可以起到保護(hù)作用，不會導(dǎo)致碰撞（如圖5）。

2.5模擬跌落驗證

設(shè)置整機(jī)跌落試驗進(jìn)行模擬，發(fā)貨平臺按照2.5 m對濾波器位置進(jìn)行跌落，實驗2次，測試無異常;按照整機(jī)3 m進(jìn)行底部受力進(jìn)行驗證，按照正常卸貨方式極限跌落2次，電感出現(xiàn)本體脫落情況。具體跌落情況見表1。

根據(jù)前面的分析以及驗證，可判斷共模電感失效為運(yùn)輸安裝過程整機(jī)的跌落導(dǎo)致。

3共模電感售后失效解決方案以及=-7靠性

試驗驗證

3.1方案一：通過打膠的方式，固定電感引腳與本體

可靠性試驗驗證：冷熱沖擊試驗，將熱熔膠打在電感下，覆蓋引腳部分，實驗樣品10PCS，5塊黃膠5塊-白膠，試驗條件為-40-80℃循環(huán);中擊240次，2 h循環(huán)1次，試驗結(jié)束，10塊樣品均合格，未出現(xiàn)因為膠熱脹冷縮導(dǎo)致繞組斷裂問題、未出現(xiàn)焊接異常，但做整機(jī)通電長期驗證時，出現(xiàn)引腳焊錫熔化現(xiàn)象，存在質(zhì)量隱患，因此此方案不可行。

3.2方案二：加強(qiáng)引腳與本體的附著力

通過加大引進(jìn)植入深度進(jìn)行優(yōu)化，引腳植入深度為

2.5mm，增加到4mm，如圖6。

可靠性試驗驗證如下。

1）振動實驗：新舊制品同時安排震動實驗（如圖7），頻率75Hz，振幅3.00mm，時間：6 h。

試驗結(jié)束后測試相關(guān)參數(shù)無異常，符合圖紙要求，詳見表2和表3。

專項試驗結(jié)論：增加引腳植入深度后，對產(chǎn)品振動實驗無影響。

2）推力實驗：安排新舊制品焊接在板上做推力實驗。對比無明顯差別，新舊制品推力均在120 N以上。

整理數(shù)據(jù)見表4。

專項試驗結(jié)論：引腳植入深度加深對產(chǎn)品抗推力性能無影響。

3）主板跌落試驗：

跌落高度：75 cm;實驗平臺：地磚;跌落方向：PCB垂直地面、上下左右4個邊分別朝下的方向;準(zhǔn)備新制品電感5個、舊制品電感5個;主板編碼1和主板編碼2，兩個主板上的新舊制品跌落結(jié)果見表5。

專項試驗結(jié)論：

編碼1主板舊制品第3次跌落就斷開2個電感，第6次跌落時，3個電感均已斷開。新制品第15次跌落斷開2個電感，第20次跌落3個電感才全部斷開。說明新制品電感可靠性相比舊制品有提高。

編碼2主板舊制品電感在第3次跌落時2個電感就已起翹，新制品在第6次跌落時才起翹，新制品相比舊制品可靠性要高。

總結(jié)：根據(jù)以上驗證可以看出，新制品電感增加引腳植入深度從2.5mm增加到4 mm，引腳植入深度加深后對產(chǎn)品本身性能無影響，裝在主板后電感跌落可靠性要比舊制品高。

4共模電感售后失效整改總結(jié)及意義

共模電感在電路中起濾波以及抗電磁干擾作用，一單售后失效導(dǎo)致線圈開路整機(jī)將直接不通電，對于售后問題失效的研究很有必要，從研究可以發(fā)現(xiàn)是物料的抗跌落性能出了問題，通過增加引腳植入深度可以提高物料的抗跌落能力，從而解決售后跌落振動導(dǎo)致失效，為今后的類似器件失效整改提供經(jīng)驗。