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共模电感坏了能直接短接或去掉吗?同是4532封装,200mA和3A的料号不能随便互换

短接只能临时排查;换料要按器件类型、电感量或阻抗档、额定电流、直流电阻、额定电压五项核对

沃虎技术团队 ·发布 ·约 12 分钟阅读
要点速览
  1. 01不能长期短接:短接后共模噪声没有阻挡,只能临时排查
  2. 02同尺寸电流差15倍:4532封装的WHAC-4532A-510U0是200mA,WHAC-4532A-900ZP0是3.0A
  3. 03装错会烧:510U0装到5V、1A电源口,压降至少1.8V、发热约1.8W
  4. 04换料核对五项:类型、电感量或阻抗档、额定电流、直流电阻、额定电压

一位做工控板维修的工程师来问:板子上一颗共模电感烧黑了,手头没有同型号的料。他想先用两根导线把每个绕组的进、出焊盘分别连起来(也就是常说的“短接”),让设备先跑;要不就从另一块板上拆一颗“个头差不多”的4532贴片共模电感换上去。网上搜“共模电感坏了能不能直接去掉”,答案五花八门,有人说短接没影响,有人说不行。

结论先说清楚:短接或去掉之后,设备多半还能通电、通信,但共模电感负责的抗干扰作用也一起没了,传导干扰测试和现场抗扰度都没有保证;拿“差不多”的料替换更要小心,同样是4532封装,沃虎官网上信号线用的WHAC-4532A-510U0额定电流只有200mA,而WHAC-4532A-900ZP0能过3.0A,差了15倍。下面用官网选型表里的数据,把短接的后果、替换要核对的五项参数和换料步骤一次讲清楚。

#一、先看结论:能通电不等于能用,替换要核对五项

共模电感的两个绕组绕在同一个磁芯上,正常工作的电流(差模电流)从一根线去、另一根线回,两个绕组产生的磁通互相抵消,所以它对正常电流的阻挡很小,只剩绕组的直流电阻和少量漏感。这也是为什么短接之后,电源照样能供电、信号照样能通。

但它存在的意义是对付共模噪声,也就是两根线上同方向流动、经地或机壳返回的干扰电流。短接后,这部分噪声没有任何阻挡,整机能不能通过EMC测试就没有保证了。所以短接只能作为临时排查手段,确认故障点之后必须换回合适的共模电感。

替换时要核对五项:器件类型(信号线用还是电源线用)、电感量或阻抗档位、额定电流、直流电阻、额定电压。这五项里任何一项不对,换上去的料要么发热烧坏,要么滤波效果变差。

#二、要短接排查,先把接法弄对

先说清楚“短接”的接法:只能把每个绕组自己的进、出两端连通,相当于用导线代替绕组。千万不能把两个绕组之间连起来,比如把电源正线和回线、或者差分信号的两根线连在一起,那就是直接短路。

短接后的板子,功能测试正常也不代表能交付。维修时如果确实要短接验证,记录清楚,确认故障后马上换回共模电感,并重新做EMC测试。

#三、先认清坏的是哪一类:看官网参数怎么标

共模电感从参数标法上就能分出类别。沃虎官网把共模电感分在信号线用共模电感和功率线用共模电感两个分类下,常用料号的标法如下:

料号类型官网主要参数官网分类
WHAC-3225B、WHAC-4532A 后缀U0电感量(µH)、共模阻抗、额定电流150~300mA信号线用共模电感
WHAC-2012A 后缀T0共模阻抗(Ω)、额定电流300mA信号线用共模电感
WHAC-4532A 后缀ZP0共模阻抗90~1400Ω、额定电流1.0~3.0A信号线用共模电感
WHAL-4520A、WHACM系列100MHz阻抗、直流电阻(mΩ)、额定电流(A)功率线用共模电感

一个简单的判断方法:直流电阻标的是“Ω”、额定电流标的是“mA”的,基本是信号线用的;直流电阻标“mΩ”、额定电流标“A”的,是电源线用的。要单独留意的是WHAC-4532A的ZP0料号:官网把它放在信号线用共模电感分类下,额定电流却有1.0~3.0A,和同尺寸的U0料号差别很大,看料号后缀和额定电流一栏就能分开。坏了的那颗先对上类别,再在同类别里找替换料。

#四、反直觉的一点:同是4532封装,额定电流能差15到20倍

很多人换料时只看尺寸,觉得4532对4532总该差不多。把官网上几颗4532、4520封装的料号放在一起看:

料号电感量/阻抗直流电阻(最大)额定电流(最大)额定电压(最大)
WHAC-4532A-101U0100µH2.5Ω150mA50V
WHAC-4532A-510U051µH1.8Ω200mA50V
WHAC-4532A-102ZP01000Ω0.113Ω1.5A50V
WHAC-4532A-900ZP090Ω0.039Ω3.0A50V
WHAL-4520A-102T01000Ω(100MHz参考值)60mΩ2.1A50V
WHAL-4520A-900T090Ω(100MHz参考值)35mΩ3.2A50V
WHAC-4532A-510U0
电感器 · 信号线用共模电感(Signal Line CMC)WHAC-4532A-510U0电感51uH RDC1.8Ω 漏电感典型值150nH 隔离电阻10MΩ 共模电感
453210002800511.8150
WHAC-4532A-900ZP0
电感器 · 信号线用共模电感(Signal Line CMC)WHAC-4532A-900ZP090Ω±25%(100MHz)直流电阻最大39mΩ 额定电流最大3.0A 信号线用共模电感
453290±25%0.0393.0A5010

同样是4532尺寸,WHAC-4532A-510U0额定电流200mA,WHAC-4532A-900ZP0是3.0A,差了15倍;电感量更大的WHAC-4532A-101U0只有150mA,差距到20倍。直流电阻从2.5Ω降到0.039Ω,差了60多倍(101U0和900ZP0相比)。从数据看,要在同样体积里做出几十到上百µH的电感量,直流电阻就大、额定电流就小。所以外形一样,内部完全是两种东西,不能凭尺寸互换。

#五、把信号线共模电感装到电源线上,算一笔账

假设一个5V、1A的电源口,原来用的是WHAC-4532A-900ZP0,坏了以后拿一颗WHAC-4532A-510U0换上去。下面按选型表直流电阻最大值、电流按1A估算,只算一次直流电阻,这是最乐观的情况:

料号1A时压降(至少)1A时损耗(至少)额定电流
WHAC-4532A-900ZP01A×0.039Ω≈0.04V约0.04W3.0A,余量足够
WHAC-4532A-510U01A×1.8Ω=1.8V约1.8W200mA,实际电流是额定值的5倍

换上WHAC-4532A-510U0以后,就算按最乐观的算法,5V也要在它上面压掉1.8V,后级只剩3.2V左右;同时一颗4532贴片要承受约1.8W的发热,电流是它额定值的5倍,很快就会烧黑。共模电感烧黑,类型用错是常见原因之一。

#六、反过来,把电源线共模电感装到信号线上行不行

反过来用,电流和发热不是问题,但参数口径对不上。官网给电源线用的料号(如WHAL-4520A、WHACM系列)只标了100MHz时的阻抗,没有标电感量;而信号线用的U0料号,比如WHAC-3225B-510U0,标的是51µH电感量、130nH典型漏感,还给了共模阻抗。

信号线用料号关心的是电感量、漏感这些和信号质量相关的参数,电源线用料号在官网参数表里没有这些数据。没有数据就无法确认换上去以后总线波形是否正常,所以不建议这样替换。原来用的是U0料号,就还在U0料号里找。

#七、同类别换料:阻抗档、电流、直流电阻、额定电压逐项对

确认类别以后,在同类里找替换料,按下面的顺序对:

1)电感量或阻抗档相同或相近。标电感量的U0料号对电感量,比如51µH换51µH;标阻抗的料号对阻抗档,比如电源线料号的100MHz阻抗参考值1000Ω档换1000Ω档。

2)额定电流不低于原料号,并留出余量。

3)直流电阻不高于原料号太多,否则压降和发热会增加。

4)额定电压不低于线路最高电压。这一项最容易被忽略,同类料号的额定电压也不一样。

举两个例子:

料号尺寸电感量/阻抗直流电阻额定电流额定电压
WHAC-3225B-510U0322551µH1.6Ω200mA80V
WHAC-4532A-510U0453251µH1.8Ω200mA50V
WHAL-4520A-102T045201000Ω60mΩ2.1A50V
WHACM07A40R10270601020Ω17mΩ3.0A125V
WHAL-4520A-102T0
电感器 · 功率线用共模电感(Power Line CMC)WHAL-4520A-102T0尺寸4.7±0.5*4.5±0.5*2.5 直流电阻 60mΩ 额定直流电流 2.1A 功率线用共模电感
45208001000602.110

前两颗电感量、电流一样,但封装不同,额定电压一个80V、一个50V,电气上可以互相参考,焊盘却不能直接通用。后两颗阻抗档相近,WHACM07A40R102电流更大、直流电阻更小、额定电压125V,但封装从4520换到7060,需要改板。电源口电压选型可以参考《48V电源口能用额定50V的功率共模电感吗》。

#八、换料之前,先查清楚它是怎么坏的

共模电感损坏一般都有原因,换上新的之前最好把原因找到,否则新料还会再坏:

  • 本体发黑、有焦味:多半是电流超出额定值,先核对线路实际电流和原料号额定电流,常见原因就是第五节说的类型用错。
  • 外观正常但不通:用万用表量两个绕组各自的直流电阻,开路就是绕组断了;读数正常的话,再看焊点有没有虚焊、裂纹。
  • 两个绕组之间短路:用绝缘电阻表量两绕组之间,官网上这几个系列的绝缘电阻最小值都是10MΩ,明显低于这个值说明绝缘已经损坏。

量直流电阻时注意,信号线料号是欧姆级,比如WHAC-4532A-510U0最大1.8Ω;电源线料号是毫欧级,比如WHAL-4520A-900T0最大35mΩ,普通万用表量不准,读数接近零是正常的。

#九、四步换料法与打样核对清单

第一步,看原料号的参数标法,确认是信号线用还是电源线用;第二步,量线路实际电流和最高电压;第三步,在同类别里按电感量或阻抗档、额定电流、直流电阻、额定电压筛出候选料号;第四步,核对封装焊盘,上板后做功能测试和EMC复测。

序号核对项依据
01原料号属于信号线用还是电源线用官网分类及参数标法
02替换料与原料号同类别不跨类别替换
03电感量或阻抗档相同或相近选型表电感量、阻抗栏
04线路最大电流×1.2小于额定电流选型表额定电流(最大)
05直流电阻不明显高于原料号选型表直流电阻(最大)
06压降和损耗在允许范围电流×直流电阻估算
07额定电压高于线路最高电压选型表额定电压(最大)
08封装尺寸、焊盘是否兼容3225、4520、4532、7060封装图
09来料绕组间绝缘电阻不低于10MΩ选型表绝缘电阻(最小)
10换料后功能测试和EMC复测通过整机测试
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#十、常见问题

共模电感坏了直接短接,设备能正常工作,是不是就不用换了?

要换。短接后正常电流不受影响,所以功能看着正常,但共模噪声没有阻挡了,传导干扰测试和现场抗扰度都没有保证。短接只适合维修时临时确认故障点。

同样是4532封装的共模电感,能不能互相代替?

不能只看尺寸。WHAC-4532A-510U0额定电流200mA、直流电阻1.8Ω,WHAC-4532A-900ZP0额定电流3.0A、直流电阻0.039Ω,用错了要么烧,要么压降过大。先对类别,再对电流、直流电阻和电感量或阻抗档。

信号线共模电感为什么会烧?

常见原因是电流超出额定值,比如误装在电源线上。额定电流200mA的料号过1A,按选型表1.8Ω算,发热至少约1.8W,贴片器件扛不住。

找不到同型号,换一颗电感量更大的行不行?

同系列里电感量越大,直流电阻越大,额定电流不会更大,往往更小。比如WHAC-4532A-101U0(100µH)额定电流150mA,比WHAC-4532A-510U0(51µH)的200mA还小。换大电感量之前,先确认线路电流在新料号的额定电流以内。

电源口的共模电感,换一颗阻抗更高的滤波会不会更好?

不一定合适。同一个系列里阻抗越高,额定电流总体越低,比如WHAL-4520A-900T0(90Ω)是3.2A,WHAL-4520A-102T0(1000Ω)只有2.1A。先保证电流和压降,再考虑阻抗档。

怎么判断换上去的新共模电感是好的?

焊接前量两个绕组的直流电阻,不超过选型表的最大值;再量两绕组间绝缘电阻,不低于10MΩ。上板后先做功能测试,再做传导或辐射复测,确认和原来的测试结果相当。

#需要样品或替换建议?

如果您手上有坏掉的共模电感需要找替换料,欢迎把原料号(或丝印、尺寸)、所在接口、线路电流和电压发给我们,沃虎技术团队会帮您判断类别,对照电感量或阻抗档、额定电流和封装,推荐合适的料号并安排样品。

——— 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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