共模电感

发布时间：2022-09-08 15:18
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：2020

　　共模电感(Common mode Choke)，也叫共模扼流圈，常用于电脑的开关电源中过滤共模的电磁干扰信号。

　　在板卡设计中，共模电感也是起EMI滤波的作用，用于抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射。

共模电感

工作原理

　　为什么共模电感能防EMI？要弄清楚这点，我们需要从共模电感的结构开始分析。

　　共模电感的滤波电路，La和Lb就是共模电感线圈。这两个线圈绕在同一铁芯上，匝数和相位都相同(绕制反向)。这样，当电路中的正常电流流经共模电感时，电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消，此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响(和少量因漏感造成的阻尼)；当有共模电流流经线圈时，由于共模电流的同向性，会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流，达到滤波的目的。


漏感差模

　　为什么共模电感能防EMI？要弄清楚这点，我们需要从共模电感的结构开始分析。

　　共模电感的滤波电路，La和Lb就是共模电感线圈。这两个线圈绕在同一铁芯上，匝数和相位都相同(绕制反向)。这样，当电路中的正常电流流经共模电感时，电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消，此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响(和少量因漏感造成的阻尼)；当有共模电流流经线圈时，由于共模电流的同向性，会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流，达到滤波的目的。


要求

　　(1)绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘，以保证在瞬时过电压作用下线圈的匝间不发生击穿短路；

　　(2)当线圈流过瞬时大电流时，磁芯不要出现饱和；

　　(3)线圈中的磁芯应与线圈绝缘，以防止在瞬时过电压作用下两者之间发生击穿；

　　(4)线圈应尽可能绕制单层，这样做可减小线圈的寄生电容，增强线圈对瞬时过电压的承受能力。

　　通常情况下，同时注意选择所需滤波的频段，共模阻抗越大越好，因此在选择共模电感时需要看器件资料，主要根据阻抗频率曲线选择。另外选择时注意考虑差模阻抗对信号的影响，主要关注差模阻抗，特别注意高速端口。


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　　共模电感在电路设计和信号处理中起着重要作用，其中漏感是其关键特性之一。漏感是指电感器件中电流由一个线圈流入时，在另一个线圈中所产生的磁通量。　　漏感的形成机制　　1. 磁耦合：漏感的形成主要基于线圈间的磁耦合效应。当一个线圈通入电流时，产生的磁场会透过铁芯(如果有)或空气传导到另一个线圈。这种磁场的传递导致在第二个线圈中产生感应电动势，从而形成漏感。　　2. 磁通回路：在共模电感中，磁场会通过非理想的回路传播，包括穿过绝缘层、空气间隙等。这些磁通回路的不完全性会导致部分磁通逸出，同时也会增加漏感的产生。　　3. 线圈几何结构：线圈的布局和几何结构对漏感的形成也起着至关重要的作用。线圈的匝数、形状、间距等都会影响磁场的传递和漏感的大小。　　影响漏感的因素　　1. 线圈匝数：匝数是影响漏感大小的重要因素。一般来说，匝数越多，漏感越强，因为更多的线圈间磁耦合效应增加了漏感的可能性。　　2. 磁芯材料：使用不同磁芯材料会对漏感产生显著影响。不同的磁芯具有不同的磁导率和饱和磁场强度，会影响磁场的传递路径和漏感的大小。　　3. 线圈间距：线圈之间的距离也是影响漏感的因素之一。较大的间距会减少磁耦合效应，从而降低漏感;而较小的间距则会增加磁耦合效应，提高漏感。　　4. 频率：高频率下，电流变化快速，会导致磁场的变化也很快，增加漏感的产生。频率越高，漏感越明显。　　应用领域　　漏感是共模电感的重要特性，广泛应用于以下领域：　　1. 在开关电源、变换器、逆变器等电源系统中，共模电感中的漏感能够有效抑制电磁干扰，提高系统稳定性和效率。　　2. 在通信设备中，共模电感可用于滤波器、天线匹配网络等部件，帮助提高信号质量和抑制干扰。　　3. 在工业自动化控制系统中，共模电感可以用于电机驱动、传感器接口、电源管理等，提供稳定的电流和电压输出。　　4. 在汽车领域，共模电感被广泛应用于发动机控制单元、电动车辆系统、充电桩等，帮助实现高效的能量转换和传输。
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