共模电感

计算机内部的主板上混合了各种高频电路、数字电路和模拟电路，它们工作时会产生大量高频电磁波互相干扰，这就是EMI。EMI还会通过主板布线或外接线缆向外发射，造成电磁辐射污染，不但影响其他的电子设备正常工作，还对人体有害。

PC板卡上的芯片在工作过程中既是一个电磁干扰对象，也是一个电磁干扰源。总的来说，我们可以把这些电磁干扰分成两类：串模干扰(差模干扰)与共模干扰(接地干扰)。以主板上的两条PCB走线(连接主板各元件的导线)为例，所谓串模干扰，指的是两条走线之间的干扰；而共模干扰则是两条走线和PCB地线之间的电位差引起的干扰。串模干扰电流作用于两条信号线间，其传导方向与波形和信号电流一致；共模干扰电流作用在信号线路和地线之间，干扰电流在两条信号线上各流过二分之一且同向，并以地线为公共回路.

如果板卡产生的共模电流不经过衰减过滤(尤其是像USB和IEEE 1394接口这种高速接口走线上的共模电流)，那么共模干扰电流就很容易通过接口数据线产生电磁辐射——在线缆中因共模电流而产生的共模辐射。美国FCC、国际无线电干扰特别委员会的CISPR22以及我国的GB9254等标准规范等都对信息技术设备通信端口的共模传导干扰和辐射发射有相关的限制要求。为了消除信号线上输入的干扰信号及感应的各种干扰，我们必须合理安排滤波电路来过滤共模和串模的干扰，共模电感就是滤波电路中的一个组成部分。

图2 图3

共模电感实质上是一个双向滤波器：一方面要滤除信号线上共模电磁干扰，另一方面又要抑制本身不向外发出电磁干扰，避免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。

图2是我们常见的共模电感的内部电路示意图，在实际电路设计中，还可以采用多级共模电路来更好地滤除电磁干扰。此外，在主板上我们也能看到一种贴片式的共模电感(图3)，其结构和功能与直立式共模电感几乎是一样的。

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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。

事实上，将这个滤波电路一端接干扰源，另一端接被干扰设备，则La和C1，L b和C2就构成两组低通滤波器，可以使线路上的共模EMI信号被控制在很低的电平上。该电路既可以抑制外部的EMI信号传入，又可以衰减线路自身工作时产生的EM I信号，能有效地降低EMI干扰强度。

现在国内生产的一种小型共模电感，采用高频之杂讯抑制对策，共模扼流线圈结构，讯号不衰减，体积小、使用方便，具有平衡度佳、使用方便、高品质等优点。广泛使用在双平衡调音装置、多频变压器、阻抗变压器、平衡及不平衡转换变压器...等。

还有一种共模滤波器电感/EMI滤波器电感采用铁氧体磁心，双线并绕，杂讯抑制对策佳，高共模噪音抑制和低差模噪声信号抑制，低差模噪声信号抑制干扰源，在高速信号中难以变形，体积小、使用方便，具有平衡度佳、使用方便、高品质等优点。广泛使用在抑制电子设备EMI噪音、个人电脑及外围设备的USB线路、DVC、STB 的IEEE1394线路、液晶显示面板、低压微分信号...等。

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漏感和差模电感

对理想的电感模型而言，当线圈绕完后，所有磁通都集中在线圈的中心内。但通常情况下环形线圈不会绕满一周，或绕制不紧密，这样会引起磁通的泄漏。共模电感

有两个绕组，其间有相当大的间隙，这样就会产生磁通泄漏，并形成差模电感。因此，共模电感一般也具有一定的差模干扰衰减能力。

在滤波器的设计中，我们也可以利用漏感。如在普通的滤波器中，仅安装一个共模电感，利用共模电感的漏感产生适量的差模电感，起到对差模电流的抑制作用。有时，还要人为增加共模扼流圈的漏电感，提高差模电感量，以达到更好的滤波效果。

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从看板卡整体设计看共模电感

在一些主板上，我们能看到共模电感，但是在大多数主板上，我们都会发现省略了该元件，甚至有的连位置也没有预留。这样的主板，合格吗？

不可否认，共模电感对主板高速接口的共模干扰有很好的抑制作用，能有效避免EMI通过线缆形成电磁辐射影响其余外设的正常工作和我们的身体健康。但同时也需要指出，板卡的防EMI设计是一个相当庞大和系统化的工程，采用共模电感的设计只是其中的一个小部分。高速接口处有共模电感设计的板卡，不见得整体防EMI设计就优秀。所以，从共模滤波电路我们只能看到板卡设计的一个方面，这一点容易被大家忽略，犯下见木不见林的错误。

只有了解了板卡整体的防EMI设计，我们才可以评价板卡的优劣。那么，优秀的板卡设计在防EMI性能上一般都会做哪些工作呢？

●主板Layout(布线)设计

对优秀的主板布线设计而言，时钟走线大多会采用屏蔽措施或者靠近地线以降低EMI。对多层PCB设计，在相邻的PCB走线层会采用开环原则，导线从一层到另一层，在设计上就会避免导线形成环状。如果走线构成闭环，就起到了天线的作用，会增强EMI辐射强度。

信号线的不等长同样会造成两条线路阻抗不平衡而形成共模干扰，因此，在板卡设计中都会将信号线以蛇形线方式处理使其阻抗尽可能的一致，减弱共模干扰。同时，蛇形线在布线时也会最大限度地减小弯曲的摆幅，以减小环形区域的面积，从而降低辐射强度。

在高速PCB设计中，走线的长度一般都不会是时钟信号波长1/4的整数倍，否则会产生谐振，产生严重的EMI辐射。同时走线要保证回流路径最小而且通畅。对去耦电容的设计来说，其设置要靠近电源管脚，并且电容的电源走线和地线所包围的面积要尽可能地小，这样才能减小电源的波纹和噪声，降低EMI辐射。

当然，上述只是PCB防EMI设计中的一小部分原则。主板的Layout设计是一门非常复杂而精深的学问，甚至很多DIYer都有这样的共识：Layout设计得优秀与否，对主板的整体性能有着极为重大的影响。

●主板布线的划断

如果想将主板电路间的电磁干扰完全隔离，这是绝对不可能的，因为我们没有办法将电磁干扰一个个地“包”起来，因此要采用其他办法来降低干扰的程度。主板PCB 中的金属导线是传递干扰电流的罪魁祸首，它像天线一样传递和发射着电磁干扰信号，因此在合适的地方“截断”这些“天线”是有用的防EMI的方法。“天线”断了，再以一圈绝缘体将其包围，它对外界的干扰自然就会大大减小。如果在断开处使用滤波电容还可以更进一步降低电磁辐射泄露。这种设计能明显地增加高频工作时的稳定性和防止EMI辐射的产生，许多大的主板厂商在设计上都使用了该方法。

图注：“断开”的设计用来阻止电磁干扰借这些接口向外传送形成电磁辐射，图中电路板上的亮线清晰可见。尤其是USB接口部分采用该设计后，可在很大程度上大大改善EMI电流向外辐射的可能。

●主板接口的设计

不知大家是否注意到，现在的主板都会附送一块开口的薄铁挡片，其实这也是用来防EMI的。虽然现在的机箱EMI屏蔽性能都不错，但电磁波还是会从机箱表面的开孔处泄漏出来，如PS/2接口、USB接口以及并、串口等的开口处。孔的大小决定了电磁干扰的泄露程度。开口的孔径越小，电磁干扰辐射的削弱程度越大。对方形孔而言，L就是其对角线长度。

使用了挡片之后，挡片上翘起的金属触片会和主板上的输入输出部分很好地通过机箱接地，不但衰减了EMI，而且减小了方孔的尺寸，进一步缩小L值，从而可以更有效地屏蔽电磁干扰辐射。

上述三点只是主板设计中除电路设计之外的几个主要防EMI设计，由此可见，主板的防EMI设计是一个整体的概念，如果整体的设计不合格，就会带来较大的电磁辐射，而这些也不是一个小小的共模电感所能弥补的。

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从必要性看共模电感

共模电感缺失＝防EMI性能低下？这样的说法显然是颇为片面的。

诚然，由于国家现在的EMI相关规范并不健全，部分厂商为了省料就钻了这个空子，在整体防EMI性能上都大肆省料压缩成本(其中就包括共模电感的省略)，这样做的直接后果就是主板防EMI性能极其低下；但是对于那些整体设计优秀，用料不缩水的主板，即使没有共模电感，其整体防EMI性能仍能达到相关要求，这样的产品仍然是合格的。因此，单纯就是否有共模电感这一点来判断主板的优劣.

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共模电感的测量与诊断

电源滤波器的设计通常可从共模和差模两方面来考虑。共模滤波器最重要的部分就是共模扼流圈，与差模扼流圈相比，共模扼流圈的一个显著优点在于它的电感值极高，而且体积又小，设计共模扼流圈时要考虑的一个重要问题是它的漏感，也就是差

模电感。通常，计算漏感的办法是假定它为共模电感的1%，实际上漏感为共模电感的0.5% ～4%之间。在设计最优性能的扼流圈时，这个误差的影响可能是不容忽视的。

漏感的重要性

漏感是如何形成的呢？紧密绕制，且绕满一周的环形线圈，即使没有磁芯，其所有磁通都集中在线圈“芯”内。但是，如果环形线圈没有绕满一周，或者绕制不紧密，那么磁通就会从芯中泄漏出来。这种效应与线匝间的相对距离和螺旋管芯体的磁导率成正比。共模扼流圈有两个绕组，这两个绕组被设计成使它们所流过的电流沿线圈芯传导时方向相反，从而使磁场为0。如果为了安全起见，芯体上的线圈不是双线绕制，这样两个绕组之间就有相当大的间隙，自然就引起磁通“泄漏”，这即是说，磁场在所关心的各个点上并非真正为0。共模扼流圈的漏感是差模电感。事实上，与差模有关的磁通必须在某点上离开芯体，换句话说，磁通在芯体外部形成闭合回路，而不仅仅只局限在环形芯体内。

如果芯体具有差模电感，那么，差模电流就会使芯体内的磁通发生偏离零点，如果偏离太大，芯体便会发生磁饱和现象，使共模电感基本与无磁芯的电感一样。结果，共模辐射的强度就如同电路中没有扼流圈一样。差模电流在共模环形线圈中引起的磁通偏离可由下式得出：

式中，是芯体中的磁通变化量，Ldm是测得的差模电感，是差模峰值电流，n为共模线圈的匝数。

由于可以通过控制B总，使之小于B饱和，从而防止芯体发生磁饱和现象，有以下法则：

式中，是差模峰值电流，Bmax是磁通量的最大偏离，n是线圈的匝数，A是环形线圈的横截面积。Ldm是线圈的差模电感。

共模扼流圈的差模电感可以按如下方法测得：将其一引腿两端短接，然后测量另外两腿间的电感，其示值即为共模扼流圈的差模电感。

共模扼流圈综述

滤波器设计时，假定共模与差模这两部分是彼此独立的。然而，这两部分并非真正独立，因为共模扼流圈可以提供相当大的差模电感。这部分差模电感可由分立的差模电感来模拟。

为了利用差模电感，在滤波器的设计过程中，共模与差模不应同时进行，而应该按照一定的顺序来做。首先，应该测量共模噪声并将其滤除掉。采用差模抑制网络（D ifferential Mode Rejection Network），可以将差模成分消除，因此就可以直接测量共模噪声了。如果设计的共模滤波器要同时使差模噪声不超过允许范围，那么就应测量共模与差模的混合噪声。因为已知共模成分在噪声容限以下，因此超标的仅是差模成分，可用共模滤波器的差模漏感来衰减。对于低功率电源系统，共模扼流圈的差模电感足以解决差模辐射问题，因为差模辐射的源阻抗较小，因此只有极少量的电感是有效的。

尽管少量的差模电感非常有用，但太大的差模电感可以使扼流圈发生磁饱和。可根据公式（2）作简单计算来避免磁饱和现象的发生。

用LISN原理测量共模扼流圈饱和特性的方法

测量共模线圈磁芯（整体或部分）的饱和特性通常是很困难的。通过简单的试验可以看出共模滤波器的衰减在多大程度上受由60Hz编置电流引起的电感减小量的影响。进行此项测试需要一台示波器和一个差模抑制网络（DMRN）。首先，用示波器来监测线电压。按如下方法从示波器的A通道输入信号，将示波器的时间基准置为2 ms/div，然后将触发信号加在A通道上，在交流电压达到峰值时会有线电流产生，此时滤波器效能的降级是意料中的事情。差模抑制网络（DMRN）的输入端连接到LIS N，输出端用50的阻抗进行匹配且与示波器的B通道相连。当共模扼流圈工作在线性区时，在输入电流波动期间，B通道监测到的发射增加值不超过6—10dB。图1为此测试在示波器上显示的结果，上面的曲线为共模发射；下面的曲线为线电压。在线电压峰值期间，桥式整流器正向导通且传送充电电流。

图1 示波器上显示的由于60Hz充电电流引起的共模扼流圈的降级

图一

如果共模扼流圈达到饱和，那么在输入浪涌增加时，发射将会增加。如果共模扼流圈达到强饱和，发射强度与不加滤波器时的情况是一样的，也就是说很容易达到40dB 以上。

这些实验数据可用其他方法来解释。发射最小值（线电流为0的时候）是滤波器无偏置电流时表现出来的效果。峰值发射与最小发射的比率，即降级因子，用来衡量线电流偏移量对滤波器实际效果的影响。降级因子较大表明共模扼流圈磁芯完全没有得到恰当的使用，较好的滤波器的“固有降级因子”差不多在2—4之间。它是由两种现象产生的：第一，60Hz充电电流引起的电感减小（如上所述）；第二，桥式整流器的正向及反向导通。共模发射的等效电路由一个阻抗约为200pF的电压源、二极管阻抗和LISN的共模阻抗组成，如图2所示。当桥式整流器正向偏置时，在源阻抗、25和LISN共模阻抗之间会产生分压现象。当桥整流器反向偏置时，在源阻抗、整流桥反偏电容、LISN之间产生分压现象。当二极管整流桥反向偏置电容较小时，对共模滤除有一定效果。当整流桥正向偏置时则对共模滤除没有影响。

图2 共模辐射等效电路

图2 共模辐射等效电路

由于产生了分压，固有降级因子的预期值为2左右。实际值的变化相当大，主要取决于源阻抗和二极管整流桥反向偏置电容的实际大小。在Flugan发明的一个电路中，正是应用这个原理来减小镇流器的传导发射的。

用电流原理测量共模扼流圈饱和特性的方法

如果测试人员相当谨慎，那么就可以采取类似MIL-STD-461中的测试装置来检测共模扼流圈的饱和特性。这个原理的应用如下：测试时采用两只电流探头，低频探头监测线电流，高频探头仅测量共模发射电流。线电流监视器作为触发源。不过，使用电流探头的一个隐患是差模电流衰减是管芯内绕组导线对称性的函数。如果精心合理安排绕线布局的话，30dB左右的差模电流衰减是能够得到的。即使达到这个衰减值，测得的差模分量也可能超过预期的共模分量值。可用如下两项技术来解决这一问题：第一，将一只6kHz转折频率的高阶高通滤波器与示波器串联（注意应用50的终端阻抗进行匹配）。第二，在每只10μF的电容与电源总线之间接入一根导线。为了测量共模辐射，电流探头应夹在这些载有极小线电流的导线近旁。

共模扼流圈内存在的差模与共模磁通

为了快速且浅显地介绍共模扼流圈的作用，可考虑采用以下论述：“共模扼流圈管芯两侧的磁场相互抵消，因此不存在磁通使管芯饱和。”尽管这种论述对共模扼流圈作用的直觉叙述具体化了，但实质上并非如此。

参考以下围绕麦克斯韦方程所进行的讨论：

* 假设电流密度J产生磁场H，那么就可得出结论：附近的另一个电流不会抵消或阻止磁场或者是由此而产生的电场。

* 同样一个相邻的电流可以导致磁场路径的改变。

* 在环形共模电感的特殊场合中，每条引线中的差模电流密度可假定是相等的，且方向相反。所以由此而产生的磁场必定在环形磁芯周边上的总和为0，而在其外部则不为0！

磁芯的作用就好像它在线圈绕组的间隙处裂为两半时所表现出来的效果一样。每个绕组在环形线圈一半的区域内产生磁场，意指穿过空气的磁场必定会形成自封闭回路，图3是环形磁芯和差模电流磁路的示意图。

图3 共模环形磁芯中差模磁路示意图

图3 共模环形磁芯中差模磁路示意图

漏感综述

共模扼流圈能发挥一定的作用是由于μcm比μdm大好几个数量级的缘故，因为共模电流通常很小，可以通过使L/D保持在较低值来获得更小的μdm。

为了得到共模电感，同时又要使差模电感最小，最好是采用横截面积较大的磁芯绕制成多匝线圈。采用较大的螺旋管磁芯，也并非一定要这样的磁芯，可在共模扼流圈内并入有效的差模电感。因为差模磁通是远离磁芯（环形结构）的，因此可能会产生极强的辐射。尤其是滤波器安装在PCB板上的情况下，这种辐射可以耦合到电源线，使传导发射增强。当磁性材料被带到场内时（例如，环形磁芯放置在铁壳里），差模磁导率就可能会显著地增加，从而由于差模电流而导致磁芯的饱和。

无辐射共模扼流圈结构

为了实现有效的滤波器设计，磁通离开磁芯引起的辐射问题必须予以解决。其办法有是将差模磁通限制在磁性结构物体中（壶形铁芯），或者是为差模磁通（E形铁芯）提供一条高磁导率的路径。

壶形铁芯结构

如果共模扼流圈采用壶形铁芯结构，那么就需两个绕轴。图4示意出了壶形铁芯窗格里的两组线圈及其产生的磁通路径。同时也表明了同一结构条件下的差模磁通路径。

图4 共模壶形铁芯电感中的磁路

图4 共模壶形铁芯电感中的磁路

注意第一组，所有的磁通均在铁芯内部。正是由于这种结构，从铁芯外表面到其中心垂直隔板间的空气隙长度决定了纯磁阻的大小。使用磁导率大于10的垫圈后，就可以通过改变垫圈（其值等于空气隙长度）内外半径的大小来控制纯磁阻。壶形铁芯的差模电感、共模扼流圈可按如下公式计算：

具体尺寸如图5所示。

图5 壶形铁芯计算差模电感时的具体尺寸

图5 壶形铁芯计算差模电感时的具体尺寸

减小差模路径上的磁阻将使差模电感增加。使用这种共模扼流圈的最显著的优点就在于壶形铁芯具有固有的“自屏蔽”特性。

E形铁芯结构

另外还有一种共模扼流圈，它比环形磁芯线圈更易绕制，但比壶形铁芯线圈的辐射更厉害，E形铁芯线圈如图6所示。图中表明，共模磁通将外部引线上的两组线圈都联系在一起了。为了获得较高的磁导率，在外部引线上应没有空气隙。另一方面，差模磁通将外部引线和中心引线联系起来。差模路径中的磁导率可以通过使中心引线彼此隔开来取得，中心引线是产生辐射的主要区域。

共膜滤波器JEPSUN-CM系列，常用于：

EMI辐射噪声抑制的任何电子设备，USB接口线的个人电脑及周边，1394线的个人电脑，DVC ，机顶盒，液晶显示器面板，低电压差

开关电源变压器共模电感设计方案注意事项

开关电源变压器共模电感设计注意事项 在电源变压器的设计过程中，工程师们需要严格的计算并完成共模电感设计和数值选取，这直接关系到开关电源变压器的运行精度。在今天的文章中，我们将会就开关电源变压器的共模电感设计展开简要分析，看在电源变压器共模电感设计和计算过程中，都应该注意哪些问题。 在电源变压器的设计和制作过程中，工程师所要进行的共模电感设计，其所需要的基本参数主要有三个，分别是输入电流，阻抗及频率，磁芯选取。先来看输入电流。这一参数值直接决定了绕组所需的线径。在线径的计算和选取时，电流密度通常取值为400A/cm³, 但此取值须随电感温升的变化。通常情况下，绕组使用单根导线作业，这样可削减高频噪声及趋肤效应损失。 在计算过程中，开关电源变压器共模电感的阻抗在所给的频率条件下，一般规定为最小值。串联的线性阻抗可提供一般要求的噪声衰减。但实际上，线性阻抗问题往往是最容易被人忽视的，因此设计人员经常以50W线性阻抗稳定网络仪来测试共模电感，并渐渐成为一种标准测试共模电感性能的方法。但所得的结果与实际通常有相当大的差别。实际上，共模电感在正常时角频首先会产生每八音度增加-6dB 衰减（角频是共模电感产生-3dB）的频率此角频通常很低，以便感抗能 够提供阻抗。因此，电感可以用这一公式来表达，即：Ls=Xx/2 n f

这里还有一个问题需要工程师需要注意，那就是在进行共模电感设计时须注意磁芯材料和所需的圈数问题。首先来看磁芯型号的选取问题，此时如果有规定电感空间，我们就按此空间来选取合适的磁芯型号，如没有规定，通常磁芯型号的随意选取。 在确定了电源变压器的磁芯型号之后，接下来的工作就是计算磁芯所能绕最大圈数。通常来说，共模电感有两绕组，一般为单层，且每绕组分布在磁芯的每一边，两绕组中间须隔开一定的距离。双层及堆积绕组亦有偶尔使用，但此种作法会提高绕组的分布电容及降低电感的高频性能。由于铜线的线径已由线性电流的大小所决定，内圆周长可以由磁芯的内圆半径减去铜线半径计算得来。故最大圈数的就可以铜线加绝缘的线径及每个绕组所占据的圆周来计算。

电感与变压器的区别

能够产生自感、互感作用的器件均称为电感器件。电感器件是无线电设备中重要元件之一，它与电阻、电容、晶体二极管、晶体三极管等电子器件进行适当的配合，可构成各种功能的电子线路。 由于电感器一般由线圈构成，所以又称为电感线圈。为了增加Q值、缩小体积，线圈中常用软磁性材料做成磁芯。电感器有固定电感器、可变电感器、微调电感受器、色码电感器、平面电感器、集成电感器等。 在无线电整机中电感器主要是指各种线圈，对于与电感线圈相关的变压器、延迟线、滤波器等，在本节中将作必要说明。 1.电感线圈电感线圈是用绝缘导线（漆包线、纱包线、***导线等）一圈紧靠一图地绕制而成.在交流电路中，线圈有阻碍交流电流通过的作用，而对稳定的直流电压却不起作用（线罪状本身直流电阻例外）。所以线圈可以在交流电路中作阻流、变压、交连、负载等。当线圈和电容配合是时可作调谐、滤波、选频、分频、退耦等。 电感线圈在电路中常用英文字母“L”表示，电感量的单位是“亨利”，简称亨，常用英文字母“H”表示；比亨小的单位为毫亨，用英文字母mH表示；更小单位为微亨，用英文字母H表示。它们之间的关系为：1H=103mH=106uH.（1）自感与互感。当交流电流通过电感线圈时，将在线圈的周围产生交变磁场，这个磁场能穿过线圈，并且在线圈中产生感应电动势。自感电动势的大小与磁通量的线圈的特性有磁，这种特性用自感电感线圈在电路中常用英文字母“L”表示，电感量的单位是“亨利”，简称亨，常用英文字母“H”表示；比亨小的单位为毫亨，用英文字母mH表示；更小单位为微亨，用英文字母H表示。它们之间的关系为：1H=103mH=106uH.（1）自感与互感。当交流电流通过电感线圈时，将在线圈的周围产生交变磁场，这个磁场能穿过线圈，并且在线圈中产生感应电动势。自感电动势的大小与磁通量的线圈的特性有磁，这种特性用自感系数来表示。电感受。电感受量是表示电感数值大小的量，一般称之为电感。 电感线圈的自感工作原理：线圈（电感）中的自感电动势的方向将要阻碍原磁场的变化，这是因为原有的磁场是线圈中的电流产生的，自感受电动热阻碍通过线圈的电流发生变化，这种阻碍作用就是电感的感抗，其单位欧姆（）。感抗的大小与线圈的电流感量的大小和通过电感线圈的交流频率有关，电感量越大，他所形成的感抗也就越大。同一电感量下，交流电流的频率越高，感抗也就越大。它们的关系可下列公式说明：XL=2fL式中XL——感抗；f——电流的频率；L ——电感量。 电感线圈的互感工作原理：在通过交流的电感线圈的交变磁场中，放置另一个电感线圈，交变磁场中的磁力线将穿过这个线圈，并且在该线圈中产生感应电动势，我们将这种现象称之为互感。一般将原电线称为初级圈的互感量有关，初、次级线圈之间的相互作用称为耦合（系数）。耦合系数与两线圈的位置、方式、有无磁芯等因素有关。两线圈的是感量与两线圈之间的耦合系数有关，电感线圈的互感原理也就是常见的变压器原理。 （2）电感线圈的作用。电感的作用如下两点：1）阻流作用：线圈中的自感电动势总是与线圈中的电流变化相对抗。主要可分为高频阻流线圈及低频阻流线圈。

共模电感设计

共模电感设计 选择共模滤波电感规格不是一件困难和令人困惑的事情。用一个标准滤波器平面图可以用来实现一个相对简单直接的设计过程。预设的平面模型滤波器元件参数很容易被修改，从而,达到符合设计要求。 常规共模电感 线性滤波器防止过度的噪声从AC线传导到正在工作的电子设备。通常ＡC线为防护的重点。 图示－1所示,共模滤波器与AC线之间接阻抗匹配电路，后面再接开关变换器。共模噪声（大地为参考在两根线上同时产生的噪声大小相等方向相同)的方向是从负载流向滤波器，流向两条AC线上的共模噪声已经被充分地衰减了。其结果是从滤波器输出到AＣ线的共模噪声经过阻抗匹配电路衰减得非常微弱了。 共模滤波器的设计本质上是设计两个相同的差分滤波器，每个分别作用于同一个磁心,两边耦合的是两个极性一致的电感。对于一个差分输入电流(从(A)到(Ｂ)通过Ｌ１和从(B)到(A)通过L2),两电感间的磁通(大小相等方向相反)耦合为零。 任何电感通过差模信号时,两个扼流圈未能耦合。它们作为独立的元件，只有漏感响应差模信号：这个漏感会衰减差模信号。 当电感L1和Ｌ2,通过相对于大地方向相同的完全一样的信号（共模型号）,每个扼流圈在同一个磁心上出力的是非零磁通。对于共模信号电感作为独立的元件运行相互间产生互感:互感的作用使共模信号变弱。

第一阶滤波器 最简单、最昂贵的滤波器设计是一阶滤波器。这种类型的滤波器采用单一的电抗结构存储某一频率段的能量,使这些能量未能传递出去。就一个低通共模滤波器来说,一个共模电感的电抗元件会被采用。 所要求扼流圈的电感量可以简单地采取负载电阻除以衰减频率（包含以上频率）的角频率。譬如，要衰减40０0Ｈz以上的频率到50Ω的负载里面需要一个１.99mH(5０/（2π×４000) )的电感。由此产生共模滤波器结构如图示-3： 在4000Hz的衰减将是３ｄB,并以6dＢ每倍频程增加。因为主要的电感依赖的一阶滤波器，实际变化中，扼流圈电感是必须被考虑的。例如，正常电感测量误差为±20％，那个在４000Hｚ频率名义上的3dB，实际衰减得频率范围从３332Hｚ到499９Ｈz。这是共模电感的典型电感值被指定的一个最低要求，从而保证这个交叉频率不被改变太高。然而，一些情况应该观察到选择扼流圈作一阶低通滤波器可能限制阻塞一些有用的衰减,因为用了一个较高于典型值或极小值的电感。 二阶滤波器 一个二阶滤波器使用了两个电抗部分。比第一阶滤波器有两个优势：⑴理论上，在截点频率以后,一个二阶滤波器有１2ｄB每倍频程(4倍于一阶滤波器）的衰减量。⑵在电感谐振频率以上提供了更大的衰减。（参见图示-4)

EMC滤波电路的原理与设计---整理【WENDA】

第一章开关电源电路—EMI滤波电路原理 滤波原理：阻抗失配；作为电感器就是低通（更低的频率甚至直流能通过）高阻（超过一定频率后就隔断住难于通过）（或者是损耗成热消散掉），因此电感器滤波靠的是阻抗 Z=(R^2+(2ΠfL)^2)^1/2。也就是分成两个部分，一个是R涡流损耗，频率越高越大，直接把杂波转换成热消耗掉，这种滤波最干净彻底；一个是2ΠfL 这部分是通过电感量产生的阻挡作用，把其阻挡住。实际都是两者的结合。但是要看你要滤除的杂波的频率，选择合适的阻抗曲线。因为电感器是有截止频率的，超过这个频率就变成容性，也就失去电感器的基本特性了，而这个截止频率和磁性材料的特性和分布电容关系最大，因此要滤波更高的频率的干扰，就需要更低的磁导率，更低的分布电容。因此一般我们滤除几百K以下的共模干扰，一般使用非晶做共模电感器，或者10KHZ以上的高导铁氧体来做，这样主要使用阻抗的WL这一方面的特性，主要发挥阻挡作用。电感器滤波器是通过串联在电路里实现。撒旦谁打死多少次顺风车安顺场。 因此：共模滤波电感器不是电感量越大越好主要看你要滤除的共模干扰的频率范围。先说一下共模电感器滤波原理共模电感器对共模干扰信号的衰减或者说滤除有两个原理,一是靠感抗的阻挡作用,但是到高频电感量没有了，然后靠的是磁心的损耗吸收作用;他们的综合效果是滤波的真实效果。当然在低频段靠的是电感量产生的感抗.同样的电感器磁心材料绕制成的电感器,随着电感量的增加,Z阻抗与频率曲线变化的趋势是随着你绕制的电感 器的电感量的增加,Z 阻抗峰值电时的频率就会下降,也就是说电感量越高所能滤除的共模干扰的频率越低,换句话说对低频共模干扰的滤除效果越好,对高频共模信号的滤除效果越差甚至不起作用。这就是为什么有的滤波器使用两级滤波共模电感器的原因一级是用低磁导率(磁导率7K以下铁氧体材料甚至可以使用1000的NiZn材料) 材料作成共模滤波电感器,滤出几十MHz或更高频段的共模干扰信号,另一级采用高导磁材料(如磁导率10000\15000 的铁氧体材料或着非晶体材料)来滤除1MHz以下或者几百kHz的共模干扰信号。因此首先要确认你要滤除共模干扰的频率范围然后再选择合适的滤波电感器材料. 电容的阻抗是Z=-1/2ΠfL那么也就是频率越高阻抗绝对值越小，那么就是高通低阻，就是频率越高越能通过，所以电容滤波是旁路，也就是采用并联方式，把高频的干扰通过电容旁路给疏导回去。

共模_差模详解

EMC（electromagnetic compatibility）作为产品的一个特性，译为电磁兼容性；如果作为一门学科，则译为电磁兼容。它包括两个概念：EMI和EMS。EMI (electromagnetic interference) 电磁干扰，指自身干扰其它电器产品的电磁干扰量。EMS (electromagnetic susceptibility) 电磁敏感性，也有称为电磁抗扰度，是指能忍受其它电器产品的电磁干扰的程度。因此，电磁兼容性EMC一方面要滤除从电源线上引入的外部电磁干扰(辐射+传导)，另一方面还能避免本身设备向外部发出噪声干扰，以免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。EMC滤波器主要是用来滤除传导干扰，抑制和衰减外界所产生的噪声信号干扰和影响受到保护的设备，同时抑制和衰减设备对外界产生干扰。而辐射干扰主要通过屏蔽的手段加以滤除。 从滤波器的功能来看，它的作用是允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分无用频率的信号则受到较大的抑制，它实质上是一个选频电路。而我们常见的低通滤波器功能是允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰噪声。 电源噪声干扰在日常生活中很常见。比如你正在使用电脑的时候，当手机信号出现时，电脑音响会有杂音。比如电话或手机通话时有嗞嗞的杂声。又比如使用电吹风烫头发时，电视机不但会产生噪音，而且屏幕会出现很大的雪花般的条纹。这都是一些常见的噪声信号干扰，但实际上有些干扰日常看不到，一但受到影响就有可能措手不及，甚至找不到根源。这些噪声信号如果出现在自动化仪器，医疗仪器有可能带来极大的损失甚至生命安全。比如，会造成自动化仪器误动作，造成医疗仪器失控等等。 我们常说的噪声干扰,是指对有用信号以外的一切电子信号的一个总称，也可以理解为电磁干扰。最初，人们把造成收音机之音响设备所发出噪声的那些电子信号，称为噪声。但是，一些非有用电子信号对电子电路造成的后果并非都和声音有关，因此，后来人们逐步扩大了噪声概念。如：某一频率的无线电波信号，对需要接收这种信号的接收机来讲，它是正常的有用信号，而对于另一频率的接收机它就是一种无用信号，即是噪声。 噪声按传播路径来分可分为传导噪声干扰和空间噪声干扰。其传导干扰主要通过导体传播,通过导电介质把一个电网络上的信号耦合（干扰）到另一个电网络,其频谱主要为30MHz以下。而空间噪声干扰源通过空间把其信号耦合（干扰）到另一个电网络,其频率范围比传导噪声频率宽很多,30Hz-30GHz。传导噪声干扰可以通过设计滤波电路或追加滤波器的方法来进行抑制和衰减，而空间辐射干扰主要通过主要应用密封屏蔽技术，在结构上实行电磁封闭。目前为减少重量大都采用铝合金外壳，但铝合金导磁性能差，因而外壳需要镀一层镍或喷涂导电漆，内壁贴覆高导磁率的屏蔽材料。 上面我们提到传导噪声干扰，又分为差模干扰与共模干扰两种。差模干扰是两条电源线之间（简称线对线）的噪声，主要通过选择合适的电容(X电容)，差模线圈来进行抑制和衰减。共模干扰则是两条电源线对大地（简称线对地）的噪声，主要通过选择合适的电容（Y电容），和共模线圈来进行抑制和衰减。我们常见的低通滤波器一般同时具有抑制共模和差模干扰的功能。 第 1 页

电容电感在射频电路的作用

EMI/EMC设计经验总结 电容 一、电容的应用： （一）电容在电源上的主要用途：去耦、旁路和储能。 （二）电容的使用可以解决很多EMC问题。 二、电容分类： （一）按材质分类： 1、铝质电解电容： 通常是在绝缘薄层之间以螺旋状绕缠金属箔而制成，这样可以在电位体积内得到较大的电容值，但也使得该部分的内部感抗增加。 2、钽电容： 由一块带直板和引脚连接点的绝缘体制成，其内部感抗低于铝电解电容。 3、陶瓷电容： 结构是在陶瓷绝缘体中包含多个平行的金属片。其主要寄生为片结构的感抗，并且低于MHz的区域造成阻抗。 应用描述： 铝质电解电容和钽电解电容适用于低频终端，主要是存储器和低频滤波器领域。 在中频范围内（从KHz到MHz），陶质电容比较适合,常用于去耦电路和高频滤波.特殊的低损耗陶质电容和云母电容适合月甚高频应用和微波电路。 为了得到最好的EMC特性，电容具有低的ESR（等效串联电阻）值是很重要的，因为它会对信号造成大的衰减，特别是在应用频率接近电容谐振频率场合。 （二）按作用分类： 1、旁路电容: 电源的第一道抗噪防线是旁路电容。主要是通过产生AC旁路，消除不想要的RF能量，避免干扰敏感电路。 通过储存电荷抑制电压降并在有电压尖峰产生时放电，旁路电容消除了电源电压的波动。旁路电容为电源建立了一个对地低阻抗通道，在很宽频率范围内都可具有上述抗噪功能。 要选择最合适的旁路电容，我们要先回答四个问题： （1）需要多大容值的旁路电容 （2）如何放置旁路电容以使其产生最大功效 （3）要使我们所设计的电路/系统要工作在最佳状态，应选择何种类型的旁路电容？ （4）隐含的第四个问题----所用旁路电容采用什么样的封装最合适？（这取决于电容大小、电路板空间以及所选电容的类型。）其中第二个问题最容易回答，旁边电容应尽可能靠近每个芯片电源引脚来放置。距离电源引脚越远就等同于增加串联电感，这样会降低旁路电容的自谐振频率（使有效带宽降低）。 通常旁路电容的值都是依惯例或典型值来选取的。例如，常用的容值是1μF和0.1μF。简单的说，将大电容作为低频和大电流电路的旁路，而小电容作为高频旁路。 旁路电容主要功能是产生一个交流分路，从而消去进入易感区的那些不需要的能量。旁路电容一般作为高频旁路电容来减小对电源模块的瞬态电流需求。通常铝电解电容和胆电容比较适合作旁路电容，其电容值取决于PCB板上的瞬态电流需求，一般在10至470μF范围内。若PCB板上有许多集成电路、高速开关电路和具有长引线的电源，则应选择大容量的电容。 2、去耦电容： 去耦电容主要是去除高频如RF信号的干扰，干扰的进入方式是通过电磁辐射。而实际上，芯片附近的电容还有蓄能的作用，这是第二位的。主要是为器件提供信号状态在高速切换时所需要的瞬间电流，避免射频能量进入配电网络，为器件提供局部化的直流电压源。去耦电容一般都采用高速电容。 高频器件在工作的时候，其电流是不连续的，而且频率很高，而器件VCC到总电源有一段距离，即便距离不长，在频率很高的情况下，阻抗Z＝i*wL+R，线路的电感影响也会非常大，会导致器件在需要电流的时候，不能被及时供给。而去耦电容可以

共模电感认识

共模电感(Common mode Choke)，也叫共模扼流圈，是在一个闭合磁环上对称绕制方向相反、匝数相同的线圈。理想的共模扼流圈对L（或N）与E 之间的共模干扰具有抑制作用，而对L 与N 之间存在的差模干扰无电感抑制作用。但实际线圈绕制的不完全对称会导致差模漏电感的产生。信号电流或电源电流在两个绕组中流过时方向相反，产生的磁通量相互抵消，扼流圈呈现低阻抗。共模噪声电流（包括地环路引起的骚扰电流，也处称作纵向电流）流经两个绕组时方向相同，产生的磁通量同向相加，扼流圈呈现高阻抗，从而起到抑制共模噪声的作用。共模电感实质上是一个双向滤波器：一方面要滤除信号线上共模电磁干扰，另一方面又要抑制本身不向外发出电磁干扰，避免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。 共模电感是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件，它由两个尺寸相同，匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上，形成一个四端器件，要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用，而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。原理是流过共模电流时磁环中的磁通相互叠加，从而具有相当大的电感量，对共模电流起到抑制作用，而当两线圈流过差模电流时，磁环中的磁通相互抵消，几乎没有电感量，所以差模电流可以无衰减地通过。因此共模电感在平衡线路中能有效地抑制共模干扰信号，而对线路正常传输的差模信号无影响。 共模电感在制作时应满足以下要求： 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而授能力。 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，因此我们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。 一、初识共模电感 由于EMC所面临解决问题大多是共模干扰，因此共模电感也是我们常用的有力元件之一！这里就给大家简单介绍一下共模电感的原理以及使用情况。 共模电感是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件，它由两个尺寸相同，匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上，形成一个四端器件，要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用，而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。原理是流过共模电流时磁环中的磁通相互叠加，从而具有相当大的电感量，对共模电流起到抑制作用，而当两线圈流过差模电流时，磁环中的磁通相互抵消，几乎没有电感量，所以差模电流可以无衰减地通过。因此共模电感在平衡线路中能有效地抑制共模干扰信号，而对线路正常传输的差模信号无影响。

EMI滤波电感设计

EMI滤波电感设计 EMI滤波器 正常工作的开关类电源（SMPS）会产生有害的高频噪声，它能影响连接到相同电源线上的电子设备像计算机、仪器和马达控制。用一个EMI滤波器插入电源线和SMPS之间能消除这类干扰（图1）。一个差模噪声滤波器和一个共模噪声滤波器能够串联或在许多情况下单独使用共模噪声滤波器。 图1 EMI滤波器的插入 一、共模电感设计 在一个共模滤波器内，电感的每一个绕阻和电源输入线中的任一根导线相串联。（对于电源的输入线来讲）电感绕组的接法和相位是这样的，第一个绕组产生的磁通会与第二个绕组产生的磁通相削. 于是，除了泄漏阻抗的小损耗和绕组的直流电阻以外，电感至电源输入线的插入阻抗为另。由于磁通的阻碍，SMPS 的输入电流需要功率，因此将通过滤波器，滤波器应没有任何明显的损耗。 共模噪声的定义是出现在电源输入线的一根或二根导线上的有害电流通过电感的地返回噪声源的噪声。 此电流要视共模电感的任何一个或二个绕组的全部阻抗，因为它不能被返回的电流所抵消。共模噪声电压是电感绕组上的衰减，应从有害噪声中保持电源输入线的畅通。 1.1、选择电感材料 开关电源正常工作频率20KHz以上，而电源产生的有害噪声比20KHz高，往往在100KHz～50MHz之间。 对于电感来讲，大多数选择适当和高效费比的铁氧体，因为在有害频带内能提供最高的阻抗。当看到公共参数如磁导率和损耗系数就去识别材料是困难的。图2给出铁氧体磁环J-42206-TC绕10匝后的阻抗ZS和频率的关系曲线。 图2铁氧体磁环的阻抗和频率的关系 在1～10MHz之间绕组到达最大阻抗，串联感抗XS和串联电阻RS（材料磁导率和损耗系数的函数）共同产生总阻抗Zt。

电感在在电路中的作用及使用方法

电感在电路中的作用与使用方法 一、电感器的定义。 电感的定义： 电感是导线内通过交流电流时，在导线的内部及其周围产生交变磁通，导线的磁通量与生产此磁通的电流之比。 当电感中通过直流电流时，其周围只呈现固定的磁力线，不随时间而变化；可是当在线圈中通过交流电流时，其周围将呈现出随时间而变化的磁力线。根据法拉弟电磁感应定律－－－磁生电来分析，变化的磁力线在线圈两端会产生感应电势，此感应电势相当于一个“新电源”。当形成闭合回路时，此感应电势就要产生感应电流。由楞次定律知道感应电流所产生的磁力线总量要力图阻止原来磁力线的变化的。由于原来磁力线变化来源于外加交变电源的变化，故从客观效果看，电感线圈有阻止交流电路中电流变化的特性。电感线圈有与力学中的惯性相类似的特性，在电学上取名为“自感应”，通常在拉开闸刀开关或接通闸刀开关的瞬间，会发生火花，这就是自感现象产生很高的感应电势所造成的。 总之，当电感线圈接到交流电源上时，线圈内部的磁力线将随电流的交变而时刻在变化着，致使线圈不断产生电磁感应。这种因线圈本身电流的变化而产生的电动势，称为“自感电动势”。 由此可见，电感量只是一个与线圈的圈数、大小形状和介质有关的一个参量，它是电感线圈惯性的量度而与外加电流无关。 电感的具体作用： 1、在DCDC转换的时候,电源输入和DCDC芯片之间常接着一个22uh的功率电感， 一，扼流：在低频电路用来阻止低频交流电；脉动直流电到纯直流电路；它常用在整流电路输出端两个滤波电容的中间，扼流圈与电容组成Π式滤波电路。在高频电路：是防止高频电流流向低频端，在老式再生式收音机中的高频扼流圈。得到应用。 二，滤波：和上述理论相同；也是阻止整流后的脉动直流电流流向纯直流电路由扼流圈（为简化电路，降低成本，用纯电阻替带扼流圈）两个电容（电解电容）组成派式滤波电路。利用电容充放电作用和扼流圈通直流电，阻挡交流电特性来 完成平滑直流电而得到纯正的直流电。

共模电感的设计

EMI滤波共模电感设计 正常工作的开关类电源（SMPS）会产生有害的高频噪声，它能影响连接到相同电源线上的电子设备像计算机、仪器和马达控制。用一个EMI滤波器插入电源线和SMPS之间能消除这类干扰（图1）。一个差模噪声滤波器和一个共模噪声滤波器能够串联或在许多情况下 单独使用共模噪声滤波器。 图1 EMI滤波器的插入 在一个共模滤波器内，电感的每一个绕阻和电源输入线中的任一根导线相串联。（对于电源的输入 线来讲）电感绕组的接法和相位是这样的，第一个绕组产生的磁通会与第二个绕组产生的磁通相削. 于是，除了泄漏阻抗的小损耗和绕组的直流电阻以外，电感至电源输入线的插入阻抗为零。由于磁 通的阻碍，SMPS的输入电流需要功率，因此将通过滤波器，滤波器应没有任何明显的损耗。 共模噪声的定义是出现在电源输入线的一根或二根导线上的有害电流通过电感的地返回噪声源的噪声。 此电流要视共模电感的任何一个或二个绕组的全部阻抗，因为它不能被返回的电流所抵消。共模噪声电压是电感绕组上的衰减，应从有害噪声中保持电源输入线的畅通。 1.1、选择电感材料 开关电源正常工作频率20KHz以上，而电源产生的有害噪声比20KHz高，往往在100KHz～50MHz之间。 对于电感来讲，大多数选择适当和高效率比的铁氧体，因为在有害频带内能提供最高的阻抗。当看到公共参数如磁导率和损耗系数就去识别材料是困难的。图2给出铁氧体磁环J-42206-TC绕10匝后的阻抗ZS和频率的关系曲线。 图2铁氧体磁环的阻抗和频率的关系

在1～10MHz之间绕组到达最大阻抗，串联感抗XS和串联电阻RS（材料磁导率和损耗系数的函数）共同产生总阻抗Zt。 图3所示为图2中铁氧体材料的磁导率和损耗系数与频率的函数关系。由于感抗引起的下降，导致磁导率在750KHz以上的下降；由于电阻取决高频的源阻抗所以损耗系数随频率而增加。 铁氧体磁环的磁导率、损耗系数和频率的关系 图3 图4给出三种不同材料的总阻抗和频率的关系 J材料在超过1～20MHz范围内具有高的总阻抗，它最广泛地应用于共模滤波器的扼流圈。在1MHz，W材料阻抗比J材料高20-50％，当低频噪声是主要问题时经常应用J材料；K材料可用于2MHz以上，因为在此频率范围内它产生的阻抗比J材料高直至100％。在2MHz 以上或以下，对于滤波器所要求的规范，J或W是优先的。图4三种不同材料的阻抗和频率的关系。 1.2、磁芯的形状 对于共模噪声滤波器环形磁芯是最普及的，他们不贵、泄漏磁通也低。环形磁芯必须 用手绕制（或在独特的环形绕线机上绕制）。正常情况要用一个非金属的分隔板放置在两 个绕组之间，以及为了和PC板连接，这个绕制器件还需环氧化在印制板的头部。具有附件

共模电感

一、共模电感原理 在介绍共模电感之前先介绍扼流圈，扼流圈是一种用来减弱电路里面高频电流的低阻抗线圈。为了提高其电感扼流圈通常有一软磁材料制的核心。共模扼流圈有多个同样的线圈，电流在这些线圈里反向流，因此在扼流圈的芯里磁场抵消。共模扼流圈常被用来压抑干扰辐射，因为这样的干扰电流在不同的线圈里反向，提高系统的EMC。对于这样的电流共模扼流圈的电感非常高。共模电感的电路图如图1所示。 图1共模电感电路图示 共模信号和差模信号只是一个相对量，共模信号又称共模噪声或者称对地噪声，指两根线分别对地的噪声，对于开关电源的输入滤波器而言，是零线和火线分别对大地的电信号。虽然零线和火线都没有直接和大地相连，但是零线和火线可以分别通过电路板上的寄生电容或者杂散电容又或者寄生电感等来和大地相连。差模信号是指两根线直接的信号差值也可以称之为电视差。 假设有两个信号V1、V2 共模信号就为（V1+V2）/2 差模信号就为：对于V1 （V1-V2）/2；对于V2 -（V1-V2）/2 共模信号特点：幅度相等、相位相同的信号。 差模信号特点：幅度相等、相位相反的信号。 如图2所示为差模信号和共模信号的示意图。

图2差模信号和共模信号示意图

二、共差模噪声来源 对于开关电源而言，如果整流桥后的储能滤波大电容为理想电容，即等效 串联电阻为零（忽略所有电容寄生参数），则输入到电源的所有可能的差模噪 声源都会被该电容完全旁路或解耦，可是大容量电容的等效串联电阻并非为零。因此，输入电容的等效串联电阻是从差模噪声发生器看进去的阻抗Zdm的主 要部分。输入电容除了承受从电源线流入的工作电流外，还要提供开关管所需 的高频脉冲电流，但无论如何，电流流经电阻必然产生压降，如电容的等效串 联电阻，所以输入滤波电容两端会出现高频电压纹波，高频高压纹波就是来自 于差模电流。它基本上是一个电压源（由等效串联电阻导致的）。理论上，整 流桥导通时，该高频纹波噪声应该仅出现在整流桥输入侧。事实上，整流桥关 断时，噪声会通过整流桥二极管的寄生电容泄露。 高频电流流入机壳有许多偶然的路径。当开关电源中的主开关管的漏极高 低跳变时，电流流经开关管与散热器之间的寄生电容（散热器连接至外壳或者 散热器就是外壳）。在交流电网电流保持整流桥导通时，注入机壳的噪声遭遇 几乎相等的阻抗，因此等量流入零线和火线。因此，这是纯共模噪声。

片式电感简介及应用

片式电感简介及应用 引言 按照电感器在线路中发挥的功能，主要有两方面的应用，分别是波形发生器和扼流电抗器。其中，在波形发生方面的应用又包括了谐振电路，振荡电路，时钟电路和脉冲电路等。在这类电路中，电感器必须具有高Q、小的电感偏差和稳定的温度系数。高的Q值使电路具有尖锐的谐振峰值；窄的电感偏差则保证了谐振频率偏差尽可能的小；而稳定的温度系数则保证谐振频率具有稳定的温度变化特性。 而扼流电抗器是将电感作为扼流圈来使用，这在电源电路中有广泛应用。这时电感器的主要参数是额定的工作电流、低的直流电阻和低的Q值。 当电感作为扼流电抗器来使用时，总希望用它构成的滤波电路具有宽的频率抑制特性，因此，这种电感器并不需要有高的Q值。福鹰电子而低的直流电阻可以保证在额定电流通过电感器时，将有最小的电压降。 这样看来，同样是一个电感器，不同的应用场合中对电感器性能要求是不同的。 片式电感 片式电感分为绕线型和叠层型两大类。绕线型电感器是将细的导线绕在软磁铁氧体磁芯上制成，外层一般用树脂封固。其工艺继承性强，但体积小型化有限。 而片式叠层电感器则不用绕线，是用铁氧体浆料和导体浆料交替印刷、叠层、烧结，形成闭合磁路；它采用先进的厚膜多层钝化技术和叠层生产工艺，实现了超小型表面安装。 叠层型电感的主要特点是有磁屏蔽和直流电阻小。与绕线型相比，电感量和可允许通过的电流相对较小，但是更适合在高频下使用。 片式电感的材料分成以铁氧体磁性材料为基体和以陶瓷材料为基体两个大类。 前者采用镍锌系和锰锌系材料制成各种小型铁氧体磁芯。大多数片式电感器，特别是片式功率电感器、片式EMI抑制器都使用镍锌系材料。 而锰锌系材料主要用在片式变压器和片式低频电感器中。 后者采用低介电常数陶瓷制成的高频片式叠层电感器，在其制作当中还考虑了抑制杂散电容的问题，用它做成的叠层电感器可以获得较高的自谐振频率，用在亚微波到微波波段，适合移动电话向高频化、网络化发展的需要。 1)片式叠层电感器 片式叠层电感器，是电感领域重点开发的产品。制作时不用绕线，而用铁氧体浆料和导电浆料交替进行多层印刷，然后通过高温共烧结，形成有闭合磁路的电感线圈(见图1)。或者将微米级铁氧体薄片进行叠层，每个磁性层有印刷的导体图案和孔，孔中填充导电材料，从而把上层图案和下层图案连结起来，经过加压、烧结，形成一体化的多层电感器。这类电感器制作工艺更加适合尺寸微小型化，容易实现规模化大生产。福鹰电子片式叠层电感器与片式绕线电感器相比有诸多优点：尺寸小，有利于电路的小型化；磁路封闭，不会干扰周围的元器件，也不会受临近元器件的干扰，有利于元器件的高密度安装；一体化结构，可靠性高；耐热性、可焊性好；形状规整，适合于自动化表面安装生产。

共模滤波电感原理分析

共模滤波电感器不是电感量越大越好.主要看你要滤除的共模干扰的频率范围,先说一下共模电感器滤波原理:共模电感器对共模干扰信号的衰减或者说滤除有两个原理,一是靠感抗的阻挡作用,但是到高频电感量没有了靠的是磁心的损耗吸收作用;他们的综合效果是滤波的真实效果.当然在低频段靠的是电感量产生的感抗.同样的电感器磁心材料绕制成的电感器,随着电感量的增加,Z阻抗与频率曲线变化的趋势是随着你绕制的电感器的电感量的增加,Z 阻抗峰值电时的频率就会下降,也就是说电感量越高所能滤除的共模干扰的频率越低,换句话说对低频共模干扰的滤除效果越好,对高频共模信号的滤除效果越差甚至不起作用. 这就是为什么有的滤波器使用两级滤波共模电感器的原因一级是用低磁导率(磁导率7K以下铁氧体材料甚至可以使用1000的NiZn材料) 材料作成共模滤波电感器,滤出几十MHz 或更高频段的共模干扰信号,另一级采用高导磁材料(如磁导率10000h00的铁氧体材料或着非晶体材料)来滤除1MHz以下或者几百kHz的共模干扰信号. 因此首先要确认你要滤除共模干扰的频率范围然后再选择合适的滤波电感器材料. 共 模电感的测量与诊断 电源滤波器的设计通常可从共模和差模两方面来考虑。共模滤波器 最重要的部分就是共模扼流圈，与差模扼流圈相比，共模扼流圈的一个 显著优点在于它的电感值极高，而且体积又小，设计共模扼流圈时要考 虑的一个重要问题是它的漏感，也就是差模电感。通常，计算漏感的办 法是假定它为共模电感的1%，实际上漏感为共模电感的 0.5% ～ 4%之 间。在设计最优性能的扼流圈时，这个误差的影响可能是不容忽视的。 漏感的重要性 漏感是如何形成的呢？紧密绕制，且绕满一周的环形线圈，即 使没有磁芯，其所有磁通都集中在线圈“芯”内。但是，如果环形线圈 没有绕满一周，或者绕制不紧密，那么磁通就会从芯中泄漏出来。这种 效应与线匝间的相对距离和螺旋管芯体的磁导率成正比。共模扼流圈有 两个绕组，这两个绕组被设计成使它们所流过的电流沿线圈芯传导时方 向相反，从而使磁场为0。如果为了安全起见，芯体上的线圈不是双线 绕制，这样两个绕组之间就有相当大的间隙，自然就引起磁通“泄漏”， 这即是说，磁场在所关心的各个点上并非真正为0。共模扼流圈的漏感 是差模电感。事实上，与差模有关的磁通必须在某点上离开芯体，换句 话说，磁通在芯体外部形成闭合回路，而不仅仅只局限在环形芯体内。 如果芯体具有差模电感，那么，差模电流就会使芯体内的磁通 发生偏离零点，如果偏离太大，芯体便会发生磁饱和现象，使共模电感 基本与无磁芯的电感一样。结果，共模辐射的强度就如同电路中没有扼 流圈一样。差模电流在共模环形线圈中引起的磁通偏离可由下式得出：

电感的作用及工作原理

电感的作用及工作原理 1电感的作用是什么 电感器在电路中主要起到滤波、振荡、延迟、陷波等作用，还有筛选信号、过滤噪声、稳定电流及抑制电磁波干扰等作用。 通直流：所谓通直流就是指在直流电路中，电感的作用就相当于一根导线，不起任何作用 阻交流：在交流电路中，电感会有阻抗，即XL，整个电路的电流会变小，对交流有一定的阻碍作用。 电感的阻流作用：电感线圈线圈中的自感电动势总是与线圈中的电流变化。 电感的调谐与选频作用：电感线圈与电容器并联可组成LC调谐电路。 电感还有筛选信号、过滤噪声、稳定电流及抑制电磁波干扰等作用。 2电感的工作原理是什么

电感是导线内通过交流电流时，在导线的内部周围产生交变磁通，导线的磁通量与生产此磁通的电流之比。当电感中通过直流电流时，其周围只呈现固定的磁力线，不随时间而变化；可是当在线圈中通过交流电流时，其周围将呈现出随时间而变化的磁力线。 电感器的工作原理分成两个部分：给电感器通电后电感器的工作过程，此时电感器由电产生磁场；电感器在交变磁场中的工作过程，此时电感器由磁产生交流电。 关于电感器的工作原理，东莞晶磁电感主要说明下列几点： (1) 给线圈中通入交流电流时，在电感器的四周产生交变磁场，这个磁场称为原磁场。 (2)给电感器通入直流电流时，在电感器四周要产生大小和方向不变的恒定磁场。 3电感的用途有哪些 电感器在电路中主要起到滤波、振荡、延迟、陷波等作用，还有筛选信号、过滤噪声、稳定电流及抑制电磁波干扰等作用。电感在电路最常见

的作用就是与电容一起，组成LC滤波电路。电容具有“阻直流，通交流”的特性，而电感则有“通直流，阻交流”的功能。 如果把伴有许多干扰信号的直流电通过LC滤波电路，那么，交流干扰信号将被电感变成热能消耗掉;变得比较纯净的直流电流通过电感时，其中的交流干扰信号也被变成磁感和热能，频率较高的最容易被电感阻抗，这就可以抑制较高频率的干扰信号。

共模电感的参数选择

开关电源EMI滤波器的设计 要使EMI滤波器对EMI信号有最佳的衰减特性，设计与开关电源共模、差模噪声等效电路端接的EMI滤波器时，就要分别设计抗共模干扰滤波器和抗差模干扰滤波器才能收到满意的效果。 1．抗共模干扰的电感器的设计 电感器是在同一磁环上由两个绕向与匝数都相同的绕组构成。当信号电流在两个绕组流过对，产生的磁场恰好抵消，它可几乎无损耗地传输信号。因此，共模电流可以认为是地线的等效干扰电压Ug所引起的干扰电流。当它流经两个绕组时，产生的磁场同相叠加，电感器对干扰电流呈现出较大的感抗，由此起到了抑制地线干扰的作用。电路如图1所示。 信号源至负载RL连接线的电阻为Rcl、Rc2，电感器自感为L1、L2，互感为M，设两绕组为紧耦合，则得到L1＝L2＝M。由于Rc1和RL串联且Rc1＜＜RL，则可以不考虑Vg，Vg 被短路可以不考虑Vg的影响。其中（Is是信号电流，Ig是经地线流回信号源的电流。由基尔霍夫定律可写出：

式（2）表明负载上的信号电压近似等于信号源电压，即共模电感传输有用信号时几乎不引入衰减。由（1）式得知，共模千扰电流Ig随f：fc的比值增大而减小。当f：fc的比值趋于无穷时，Ig=0，即干扰信号电流只在电感器的两个绕组中流过而不经过地线，这样就达到了抑制共模干扰的作用。所以，可以根据需要抑制的干扰电压频率来设置电感器截止频率。一般来说，当干扰电压频率f≥5fc时，即Vn：Vg≤0.197，就可认为达到有效抑制地线中心干扰的目的。 2．抗差模干扰的滤波器设计 差模干扰的滤波器可以设计成Π型低通滤波器，电路如图2所示。这种低通滤波器主要是设置电路截止频率人的值达到有效地抑制差模传导干扰的目的。

共模电感设计与案例

共模电感设计与案例 很多设计师对于共模电感的设计大多有一种感觉，那就是总觉得共模电感的设计看起来十分简单，但实际操作起来上，又有点复杂。的确共模电感的设计要考虑温度及应力等等因素。 下面我就对于共模电感的设计过程与案例结合起来简单讲讲。 一、设计过程： ①选择磁芯材料（镍锌系和锰锌系） 铁氧体是一个较好的具有成本优势的材料。 ②设定电感的阻抗 对于一个给定的要求衰减的频率，定义此频率下共模电感的感抗为 50~100 Q,即至少50%的衰减，因此有：Z=?L ③选择磁芯的形状的和尺寸

成本低漏感小的环形磁芯非常适合于共模电感，但是这种形状不容 易实现机械化绕制，一般用手工绕制。磁环尺寸的大小选取有一定 的随意性，通常基于PCB的尺寸选取合适的磁芯。为了减小共模电 感的寄生电容，共模电感通常只用单层的线圈。若单层绕制时磁芯 无法容纳所有的线圈，则选用大一号尺寸的磁环。当然也可以基于 磁芯的数据手册由LI的乘积选取。 ④计算线圈的匝数 由磁芯的电感系数AL计算共模电感的圈数：（106 ）0.5 L N = L X A ⑤计算导线的线径 导线允许通过的电流密度选取为：400~800A/cm2，由此可以得到要 求的线径。 二、案例： 在工作频率为10KHZ，输入线性电流为3A（RMS）时，阻抗为100欧的共模电感。1）选取线径 铜线截面积=3A/400A/cm2=0.0075cm2 铜线线径=0.98mm 取铜线线为1.0mm 2）计算最小电感值 512翼血1 x J0000^1.S9rah 3）假如无指定空间，任取一磁芯 内径（ID）=13.72+/-0.38=13.34mm MIN 4）计算内圆周长和最大可绕圈数 内圆周长=3.14 ><13.34-1.08）=38.5mm

共模电感小知识

一、初识共模电感 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。 图1 各种CMC 小知识：EMI(Electro Magnetic Interference，电磁干扰) 计算机内部的主板上混合了各种高频电路、数字电路和模拟电路，它们工作时会产生大量高频电磁波互相干扰，这就是EMI。EMI还会通过主板布线或外接线缆向外发射，造成电磁辐射污染，不但影响其它的电子设备正常工作，还对人体有害。 PC板卡上的芯片在工作过程中既是一个电磁干扰对象，也是一个电磁干扰源。总的来说，我们可以把这些电磁干扰分成两类：串模干扰(差模干扰)与共模干扰(接地干扰)。以主板上的两条PCB走线(连接主板各组件的导线)为例，所谓串模干扰，指的是两条走线之间的干扰；而共模干扰则是两条走线和PCB地线之间的电位差引起的干扰。串模干扰电流作用于两条信号线间，其传导方向与波形和信号电流一致；共模干扰电流作用在信号线路和地线之间，干扰电流在两条信号线上各流过二分之一且同向，并以地线为公共回路，如图1-1所示。

图2是我们常见的共模电感的内部电路示意图，在实际电路设计中，还可以采用多级共模电路来更好地滤除电磁干扰。此外，在主板上我们也能看到一种贴片式的共模电感(图3)，其结构和功能与直立式共模电感几乎是一样的。 图4 贴片CMC 二、从工作原理看共模电感 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。 图5 共模电感滤波电路 图4是包含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。 事实上，将这个滤波电路一端接干扰源，另一端接被干扰设备，则La和C1，Lb和C2就构成两组低通滤波器，可以使线路上的共模EMI信号被控制在很低的电平上。该电路既可以抑制外部的EMI信号传入，又可以衰减线路自身工作时产生的EMI信号，能有效地降低EMI干扰强度。 小知识：漏感和差模电感

共模、差模电源线滤波器设计

切断电磁干扰传输途径——共模、差模电源线滤波器设计 电源线干扰可以使用电源线滤波器滤除，开关电源EMI滤波器基本电路如图6所示。一个合理有效的开关电源EMI滤波器应该对电源线上差模干扰和共模干扰都有较强的抑制作用。在图6中CX1和CX2叫做差模电容，L1叫做共模电感，CY1和CY2叫做共模电容。差模滤波元件和共模滤波元件分别对差模和共模干扰有较强的衰减作用。 共模电感L1是在同一个磁环上由绕向相反、匝数相同的两个绕组构成。通常使用环形磁芯，漏磁小，效率高，但是绕线困难。当市网工频电流在两个绕组中流过时为一进一出，产生的磁场恰好抵消，使得共模电感对市网工频电流不起任何阻碍作用，可以无损耗地传输。如果市网中含有共模噪声电流通过共模电感，这种共模噪声电流是同方向的，流经两个绕组时，产生的磁场同相叠加，使得共模电感对干扰电流呈现出较大的感抗，由此起到了抑制共模干扰的作用。L1的电感量与EMI滤波器的额定电流I有关，具体关系参见表1所列。 [4] 实际使用中共模电感两个电感绕组由于绕制工艺的问题会存在电感差值，不过这种差值正好被利用作差模电感。所以，一般电路中不必再设置独立的差模电感了。共模电感的差值电感与电容CX1及CX2构成了一个∏型滤波器。这种滤波器对差模干扰有较好的衰减。 除了共模电感以外，图6中的电容CY1及CY2也是用来滤除共模干扰的。共模滤波的衰减在低频时主要由电感器起作用，而在高频时大部分由电容CY1及CY2起作用。电容CY的选择要根据实际情况来定，由于电容CY接于电源线和地线之间，承受的电压比较高，所以，需要有高耐压、低漏电流特性。计算电容CY漏电流的公式是 ID=2πfCYVcY 式中：ID为漏电流； f为电网频率。 一般装设在可移动设备上的滤波器，其交流漏电流应<1mA；若为装设在固定位置且接地的设备上的电源滤波器，其交流漏电流应<3.5mA，医疗器材规定的漏电流更小。由于考虑到漏电流的安全规范，电容CY的大小受到了限制，一般为2.2～33nF。电容类型一般为瓷片电容，使用中应注意在高频工作时电容器CY与引线电感的谐振效应。 差模干扰抑制器通常使用低通滤波元件构成，最简单的就是一只滤波电容接在两根电源线之间而形成的输入滤波电路（如图6中电容CX1），只要电容选择适当，就能对高频干扰起到抑制作用。该电容对高频干扰阻抗甚底，故两根电源线之间的高频干扰可以通过它，它对工频信号的阻抗很高，故对工频信号的传输毫无影响。该电容的选择主要考虑耐压值，只要满足功率线路的耐压等