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48V电源口能用额定50V的功率共模电感吗?WHACM09与WHACM07、WHACM12的额定电压、电流核对

共模电感的额定电压不按封装大小排,48V母线要选125V或80V系列

沃虎技术团队 ·发布 ·约 11 分钟阅读
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  1. 01不能沿用:WHACM09A50R额定电压只有50V,48V母线满充或PoE供电时都会高于这个值
  2. 02电压不按尺寸排:9070封装是50V,7060和1211封装是125V,1513封装是80V
  3. 03同阻抗档换料:1000Ω档可换WHACM12A65R102(6A、125V)或WHACM07A40R102(3A、125V)
  4. 04阻抗高电流就小:WHACM07A40R系列从3000Ω到70Ω,额定电流从0.9A涨到15A

一位做工业网关的工程师来问:板子原来是24V输入,电源口用的是WHACM09A50R102,传导干扰测试一次就过。新项目改成48V母线,负载电流差不多,他想直接沿用这颗料,毕竟9070封装比7060封装大一圈,“个头大的总该更耐压吧?”

答案是不行。WHACM09A50R系列的额定电压上限是50V,而48V母线在满充或PoE供电时都会高于48V,PoE供电端最高可到57V。反倒是封装更小的WHACM07A40R系列和WHACM12A65R系列标的是125V。功率线共模电感的额定电压跟封装大小没有对应关系,换母线电压时必须单独核对这一栏。下面用官网选型表里的数据,把电压、电流、直流电阻三项一起讲清楚。

#一、先看结论:四个系列的额定电压并不按尺寸排

沃虎共模电感里的功率线产品,常用的是下面四个WHACM系列。把官网选型表里的封装、额定电压、电流范围放在一起看:

系列封装额定电压(最大)额定直流电流范围100MHz阻抗(参考值)范围
WHACM07A40R7060125V0.9~15A70~3000Ω
WHACM09A50R907050V2.5~6A300~3000Ω
WHACM12A65R1211125V1.5~10A230~2700Ω
WHACM15A60R151380V5~13A300~1500Ω

能看出两点:第一,9070封装的WHACM09A50R额定电压最低,只有50V,比7060的WHACM07A40R还低;第二,1513这个最大的封装是80V,也不是最高。系列名里的A40R、A50R、A65R、A60R也不是电压值,不能拿来推额定电压。选型时只认选型表里“额定电压(V)最大”这一栏。

#二、为什么48V母线不能用50V的共模电感

48V只是标称值。电池供电在满充时会高于标称,PoE供电端的输出电压最高可到57V。把共模电感放在电源入口,它的两个绕组都直接跨在这条母线上,长期承受的是母线的最高工作电压,而不是标称值。

额定电压50V的器件,在48V标称下几乎没有余量,母线一旦高于50V就超出额定范围。超额定使用不一定当场失效,但绕组间、绕组对磁芯的绝缘长期在超额定状态下工作,可靠性就没有保证了。所以WHACM09A50R更适合24V、12V这类低压电源口;48V电源口要换到125V的WHACM07A40R、WHACM12A65R,或者80V的WHACM15A60R。

#三、48V电源口该换哪几颗:同阻抗档对照

换料时最省事的做法,是按原来的阻抗档找同档、电压够的料号,这样滤波效果基本不变。以原来用的WHACM09A50R102(1000Ω档)为例:

料号封装100MHz阻抗(参考值)直流电阻(最大)额定电流(最大)额定电压(最大)
WHACM09A50R10290701000Ω13mΩ4A50V
WHACM07A40R10270601020Ω17mΩ3A125V
WHACM12A65R10212111000Ω14mΩ6A125V
WHACM15A60R10215131000Ω10mΩ9A80V

同样是1000Ω档:WHACM12A65R102电流6A、直流电阻14mΩ,电压125V,是最接近原料号又把电压余量补足的选择;WHACM07A40R102封装更小,但电流降到3A;WHACM15A60R102电流最大,电压80V对48V母线也够用,代价是封装最大。

WHACM12A65R102
电感器 · 功率线用共模电感(Power Line CMC)WHACM12A65R102尺寸12.0±0.5*10.8±0.5*6.5 直流电阻 14mΩ 额定直流电流 6A 共模扼流圈
12117501000146.010
WHACM07A40R102
电感器 · 功率线用共模电感(Power Line CMC)WHACM07A40R102尺寸7.0±0.5*6.0±0.5*4 直流电阻 17mΩ 额定直流电流 3A 共模扼流圈
70608001020173.010
WHACM15A60R102
电感器 · 功率线用共模电感(Power Line CMC)WHACM15A60R102尺寸15.0±0.5*13.0±0.5*6.6 直流电阻 10mΩ 额定直流电流9A 共模扼流圈
15138001000109.080

#四、第二个反直觉点:阻抗越高,电流越小

很多人换料时只想着“阻抗选大一点,滤波更稳”。但在同一个系列里,阻抗越高,绕组匝数越多,直流电阻越大,额定电流就越小。以WHACM07A40R系列为例:

料号100MHz阻抗(参考值)直流电阻(最大)额定电流(最大)
WHACM07A40R3023000Ω75mΩ0.9A
WHACM07A40R1321300Ω21mΩ2.5A
WHACM07A40R1021020Ω17mΩ3A
WHACM07A40R301300Ω10mΩ5A
WHACM07A40R101140Ω10mΩ9A
WHACM07A40R40070Ω5mΩ15A

从3000Ω到70Ω,额定电流从0.9A涨到15A,差了十几倍。也就是说,阻抗和电流是同一个封装里的此消彼长:要大电流就得接受低阻抗,要高阻抗就得把电流降下来,或者换更大的封装。

#五、电压一样,电流要怎么算余量

选型表里的额定直流电流是最大值,实际选型建议按最大负载电流再留20%以上的余量。48V母线下,同样功率的电流只有24V时的一半,这是换高压母线的好处之一。比如一块原来24V、4A(约96W)的板子,改成48V后负载电流约2A,按1.2倍余量要2.4A以上,WHACM07A40R132(2.5A)勉强够,WHACM07A40R102(3A)和WHACM12A65R102(6A)更稳。

还要考虑开机冲击和热插拔时的瞬时电流。如果板子经常带载热插拔,最好再往上选一档。

#六、直流电阻带来的压降和发热,换算一下就清楚

共模电感的两个绕组分别串在正线和回线上,负载电流同时流过两个绕组。下表按每个绕组的直流电阻计算,压降和损耗是两个绕组相加:

料号每绕组直流电阻(最大)负载电流两绕组压降两绕组损耗
WHACM07A40R13221mΩ2A约84mV约0.17W
WHACM07A40R10217mΩ2A约68mV约0.14W
WHACM12A65R10214mΩ2A约56mV约0.11W
WHACM15A60R10210mΩ2A约40mV约0.08W

对48V母线来说,几十毫伏的压降可以忽略,零点几瓦的损耗也不大。真正要注意的是低压大电流场合:同一颗料放到12V、8A的电源口,压降和损耗会是上表的4倍和16倍。所以母线电压越低,越要优先看直流电阻。

#七、24V电源口还能继续用WHACM09A50R吗

可以。24V母线离50V的额定电压有一倍以上的余量。WHACM09A50R系列在9070封装里给出了2.5~6A的电流范围,比如WHACM09A50R701(700Ω、10mΩ、5A)、WHACM09A50R601(600Ω、8mΩ、5.5A)、WHACM09A50R301(300Ω、6mΩ、6A),用在24V、4A以内的电源口很合适。

如果同一块板子既有24V版本又有48V版本,建议两个版本统一用125V的WHACM12A65R或WHACM07A40R系列,这样只备一种料,也不怕换母线时漏改。

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#八、额定电压和绝缘电阻不是一回事

选型表里还有一栏“绝缘电阻(MΩ)最小”,这四个系列都是10MΩ。绝缘电阻是在规定测试电压下量出来的绕组间电阻,用来检查绝缘有没有受潮、破损;额定电压是器件长期工作允许的最高电压。两个数字不能互相换算,绝缘电阻合格也不代表能超额定电压使用。来料检验或返修后复测时,可以用绝缘电阻表量一下两个绕组之间,低于10MΩ就要排查。

#九、四步换料法与打样核对清单

把上面的内容归纳成四步:

第一步,确认母线最高工作电压(不是标称值),选额定电压留足余量的系列:48V母线选125V或80V系列,24V及以下才考虑50V系列。

第二步,按最大负载电流×1.2选额定电流,同时把开机冲击和热插拔考虑进去。

第三步,在电流满足的料号里,按原来的阻抗档挑同档或相近档,保证滤波效果不变。

第四步,算一下两个绕组的压降和损耗,低压大电流时优先选直流电阻小的料号;最后核对封装和焊盘是否需要改板。

序号核对项依据
01母线最高工作电压是多少,有没有上冲和满充工况电源规格书、实测
02共模电感额定电压是否高于母线最高电压并留有余量选型表“额定电压(V)最大”
03最大负载电流×1.2是否小于额定直流电流选型表“额定直流电流(A)最大”
04开机冲击、热插拔电流是否频繁整机使用场景
05新料号阻抗档是否与原料号相同或相近选型表100MHz阻抗
06两绕组压降、损耗是否在允许范围直流电阻×电流×2
07封装尺寸、焊盘是否兼容,需不需要改板7060、9070、1211、1513封装图
0824V和48V两个版本是否统一料号物料清单
09来料绕组间绝缘电阻是否不低于10MΩ选型表“绝缘电阻(MΩ)最小”
10换料后传导干扰是否复测通过整机传导干扰测试

#十、常见问题

48V母线用额定50V的WHACM09A50R,测试也过了,能不能先不换?

不建议。测试通过只说明当时的电压和时间下没有出问题,48V母线在满充或PoE供电时会高于48V,PoE供电端最高可到57V,已经超出50V的额定值,长期可靠性没有保证。换成同阻抗档的WHACM12A65R102或WHACM07A40R102即可。

封装大的共模电感是不是额定电压就高?

不是。9070封装的WHACM09A50R是50V,7060封装的WHACM07A40R和1211封装的WHACM12A65R是125V,1513封装的WHACM15A60R是80V。额定电压只看选型表,不看尺寸,也不看系列名里的数字。

从WHACM09A50R102换到WHACM12A65R102,滤波效果会变吗?

两颗都是1000Ω档(100MHz参考值),滤波效果基本一致。WHACM12A65R102额定电流从原料号的4A提到6A,直流电阻14mΩ和原来的13mΩ相近,主要差别是封装从9070换成1211,需要核对焊盘。

想要更高阻抗又要大电流,怎么办?

同一个封装里,阻抗和电流是此消彼长的。要兼顾,可以换更大的封装,比如WHACM15A60R102在1000Ω档能做到9A;或者降低电流需求,48V母线本身就比24V电流小一半。

12V电源口应该怎么选?

12V电压不是问题,四个系列都够。重点看电流和直流电阻:低压大电流时压降和损耗会明显增大,优先选直流电阻小、电流大的料号,比如WHACM07A40R400(5mΩ、15A)。

返修后怎么判断共模电感有没有受损?

先量两个绕组各自的直流电阻,应不超过选型表的最大值;再用绝缘电阻表量两个绕组之间的绝缘电阻,不低于10MΩ。两项都正常,再上板复测传导干扰。

#需要样品或选型支持?

如果您的产品正在从24V改到48V,或者需要在WHACM07A40R、WHACM09A50R、WHACM12A65R、WHACM15A60R几个系列之间换料,欢迎把母线电压、负载电流和原料号发给我们,沃虎技术团队会帮您对照阻抗档、电流余量和封装,并安排样品。

——— VOOHU 沃虎电子 技术团队

技术支持邮箱:fae.thorne@voohu.cn | 电话:400-1048-018

苏州沃虎电子科技有限公司 | www.voohu.cn

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