共模扼流圈的作用及特點(diǎn)

共模電感是一個以鐵氧體為磁芯的共模干擾抑制器件，它由兩個尺寸相同，匝數(shù)相同的線圈對稱地繞制在同一個鐵氧體環(huán)形磁芯上，形成一個四端器件，要對于共模信號呈現(xiàn)出大電感具有抑制作用，而對于差模信號呈現(xiàn)出很小的漏電感幾乎不起作用。原理是流過共模電流時磁環(huán)中的磁通相互疊加，從而具有相當(dāng)大的電感量，對共模電流起到抑制作用，而當(dāng)兩線圈流過差模電流時，磁環(huán)中的磁通相互抵消，幾乎沒有電感量，所以差模電流可以無衰減地通過。因此共模電感在平衡線路中能有效地抑制共模干擾信號，而對線路正常傳輸?shù)牟钅Ｐ盘枱o影響。

共模電感扼流圈是開關(guān)電源、變頻器、UPS電源等設(shè)備中的一個重要部分。其工作原理：當(dāng)工作電流流過兩個繞向相反線圈時，產(chǎn)生兩個相互抵消的磁場 H1、H2 ，此時工作電流主要受線圈歐姆電阻以及可忽略不計的工作頻率下小漏電感的阻尼。如果有干擾信號流過線圈時，線圈即呈現(xiàn)出高阻抗，產(chǎn)生很強(qiáng)的阻尼效果，達(dá)到衰減干擾信號作用。

共模電感原理

扼流圈是一種用來減弱電路里面高頻電流的低阻抗線圈。為了提高其電感扼流圈通常有一軟磁材料制的核心。共模扼流圈有多個同樣的線圈，電流在這些線圈里反向流，因此在扼流圈的芯里磁場抵消。共模扼流圈常被用來壓抑干擾輻射，因為這樣的干擾電流在不同的線圈里反向，提高系統(tǒng)的EMC。對于這樣的電流共模扼流圈的電感非常高。共模電感的電路圖如圖1所示。

共模信號和差模信號只是一個相對量，共模信號又稱共模噪聲或者稱對地噪聲，指兩根線分別對地的噪聲，對于開關(guān)電源的輸入濾波器而言，是零線和火線分別對大地的電信號。雖然零線和火線都沒有直接和大地相連，但是零線和火線可以分別通過電路板上的寄生電容或者雜散電容又或者寄生電感等來和大地相連。差模信號是指兩根線直接的信號差值也可以稱之為電視差。

假設(shè)有兩個信號V1、V2

共模信號就為（V1+V2）/2

差模信號就為：對于V1 （V1-V2）/2；對于V2 -（V1-V2）/2

共模信號特點(diǎn)：幅度相等、相位相同的信號。

差模信號特點(diǎn)：幅度相等、相位相反的信號。

如圖2所示為差模信號和共模信號的示意圖。

圖2 差模信號和共模信號示意圖

共模電感的濾波電路，La和Lb就是共模電感線圈。這兩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。事實上，將這個濾波電路一端接干擾源，另一端接被干擾設(shè)備，則La和C1，Lb和C2就構(gòu)成兩組低通濾波器，可以使線路上的共模EMI信號被控制在很低的電平上。該電路既可以抑制外部的EMI信號傳入，又可以衰減線路自身工作時產(chǎn)生的EMI信號，能有效地降低EMI干擾強(qiáng)度。??

既然是用電感來抑制共模信號，那么這肯定和磁場相關(guān)。先來介紹通電螺線感，產(chǎn)生的磁場的方向。對于通電螺線管的磁場方向判斷方法為，右手握住螺管，四指指向電流方向，則拇指指向就是磁場方向。接下來介紹一個重要的名詞，即磁通。垂直通過一個截面的磁力線總量稱為該截面的磁通量，簡稱磁通。磁力線是通電螺線管產(chǎn)生的，是實際存在的，只是看不見也摸不著，磁力線是一個閉和的回路，對于通電螺線管，磁力線都要經(jīng)過螺線管內(nèi)部，磁力線是與磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比的。如圖3所示為通電螺線管產(chǎn)生磁力線的示意圖。

圖3 螺線管磁力線。如圖4所示為，穿過某一截面的磁通。

圖4 穿過截面的磁通

磁通量用F表示，是一個標(biāo)量，單位為韋伯，代號Wb。磁通量和磁感應(yīng)強(qiáng)度B以及截面積A的關(guān)系為：

F=BA

從關(guān)系式可以看出，穿過橫截面的磁力線越多，磁通量就越大。對于繞在磁芯上的線圈，在其上通電流i，則線圈的電感L可以表示為：

L=NF/i

N為線圈匝數(shù)。

到此為止，通過上述的簡要概述，可以知道，繞在磁芯上的線圈在匝數(shù)和電流不變時，磁芯中穿過的磁力線越多，那么磁通量就越大，則相對應(yīng)的電感量也越大。電感天生的作用就是阻止流過其上電流的變化，其實質(zhì)是阻止其磁通量的變化。這就是利用共模電感來抑制共模電流的基本原理。

如圖5所示為，共模電流在共模電感上產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度，電流I1產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，電流I2產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2，兩條黃色箭頭分別表示電流I1和I2在鐵氧體中產(chǎn)生的磁力線，可以看出電流I1和I2產(chǎn)生的磁力線是相加的，故磁通也是相加的，那么電感量就是相加的，電感量越大，對電流的抑制能力就越強(qiáng)。

圖5共模電流在共模電感上的磁通分布

對于共模電感如何抑制共模電流用一句話可以解釋，即共模電感上流過共模電流時磁環(huán)中的磁通相互疊加，從而具有相當(dāng)大的電感量，對共模電流起到抑制作用。

當(dāng)兩個線圈流過差模電流時，鐵氧體磁環(huán)中的磁力線相反，導(dǎo)致磁通相互抵消，幾乎沒有電感量，所以差模信號可以基本無衰減的通過（考慮到電感本身具有一定的電阻）。所以不僅對于開關(guān)電源的輸入濾波器加共模電感，在走差分信號線時也可以加上共模電感來抑制共模電流，以防止電路誤觸發(fā)等現(xiàn)象。

共模扼流圈的作用 共模扼流圈實質(zhì)上是一個雙向濾波器：一方面要濾除信號線上共模電磁干擾，另一方面又要抑制本身不向外發(fā)出電磁干擾，避免影響同一電磁環(huán)境下其他電子設(shè)備的正常工作。共模扼流圈可以傳輸差模信號，直流和頻率很低的共模信號都可以通過，而對于高頻共模噪聲則呈現(xiàn)很大的阻抗，可以用來抑制共模電流騷擾。

共模扼流圈的特點(diǎn)

共模扼流圈采用鐵氧體磁心，雙線并繞，有著高共模噪音抑制和低差模噪聲信號抑制能力，在高速信號中難以變形，體積小、使用方便，具有平衡度佳、使用方便、高品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。并且工作頻段阻抗小，干擾頻率阻抗大電感值穩(wěn)定，熱穩(wěn)定性好，多種結(jié)構(gòu)形式和阻抗特性可供選擇。

共模扼流圈的應(yīng)用

1. 開關(guān)電源抑噪濾波器

2. 電源線和信號線靜電噪音濾波器

3. 變換器和超聲設(shè)備等輻射干擾抑制器

審核編輯 ：李倩