共模扼流圈的作用及特點(diǎn)

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

共模電感扼流圈是開(kāi)關(guān)電源、變頻器、UPS電源等設(shè)備中的一個(gè)重要部分。其工作原理：當(dāng)工作電流流過(guò)兩個(gè)繞向相反線(xiàn)圈時(shí)，產(chǎn)生兩個(gè)相互抵消的磁場(chǎng) H1、H2 ，此時(shí)工作電流主要受線(xiàn)圈歐姆電阻以及可忽略不計(jì)的工作頻率下小漏電感的阻尼。如果有干擾信號(hào)流過(guò)線(xiàn)圈時(shí)，線(xiàn)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(hào)作用。

共模電感原理

扼流圈是一種用來(lái)減弱電路里面高頻電流的低阻抗線(xiàn)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(gè)同樣的線(xiàn)圈，電流在這些線(xiàn)圈里反向流，因此在扼流圈的芯里磁場(chǎng)抵消。共模扼流圈常被用來(lái)壓抑干擾輻射，因?yàn)檫@樣的干擾電流在不同的線(xiàn)圈里反向，提高系統(tǒng)的EMC。對(duì)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(hào)和差模信號(hào)只是一個(gè)相對(duì)量，共模信號(hào)又稱(chēng)共模噪聲或者稱(chēng)對(duì)地噪聲，指兩根線(xiàn)分別對(duì)地的噪聲，對(duì)于開(kāi)關(guān)電源的輸入濾波器而言，是零線(xiàn)和火線(xiàn)分別對(duì)大地的電信號(hào)。雖然零線(xiàn)和火線(xiàn)都沒(méi)有直接和大地相連，但是零線(xiàn)和火線(xiàn)可以分別通過(guò)電路板上的寄生電容或者雜散電容又或者寄生電感等來(lái)和大地相連。差模信號(hào)是指兩根線(xiàn)直接的信號(hào)差值也可以稱(chēng)之為電視差。

假設(shè)有兩個(gè)信號(hào)V1、V2

共模信號(hào)就為（V1+V2）/2

差模信號(hào)就為：對(duì)于V1 （V1-V2）/2；對(duì)于V2 -（V1-V2）/2

共模信號(hào)特點(diǎn)：幅度相等、相位相同的信號(hào)。

差模信號(hào)特點(diǎn)：幅度相等、相位相反的信號(hào)。

如圖2所示為差模信號(hào)和共模信號(hào)的示意圖。

圖2 差模信號(hào)和共模信號(hào)示意圖

共模電感的濾波電路，La和Lb就是共模電感線(xiàn)圈。這兩個(gè)線(xiàn)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(shí)，電流在同相位繞制的電感線(xiàn)圈中產(chǎn)生反向的磁場(chǎng)而相互抵消，此時(shí)正常信號(hào)電流主要受線(xiàn)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(xiàn)圈時(shí)，由于共模電流的同向性，會(huì)在線(xiàn)圈內(nèi)產(chǎn)生同向的磁場(chǎng)而增大線(xiàn)圈的感抗，使線(xiàn)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(shí)上，將這個(gè)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(xiàn)路上的共模EMI信號(hào)被控制在很低的電平上。該電路既可以抑制外部的EMI信號(hào)傳入，又可以衰減線(xiàn)路自身工作時(shí)產(chǎn)生的EMI信號(hào)，能有效地降低EMI干擾強(qiáng)度。??

既然是用電感來(lái)抑制共模信號(hào)，那么這肯定和磁場(chǎng)相關(guān)。先來(lái)介紹通電螺線(xiàn)感，產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向。對(duì)于通電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)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(chǎng)方向。接下來(lái)介紹一個(gè)重要的名詞，即磁通。垂直通過(guò)一個(gè)截面的磁力線(xiàn)總量稱(chēng)為該截面的磁通量，簡(jiǎn)稱(chēng)磁通。磁力線(xiàn)是通電螺線(xiàn)管產(chǎn)生的，是實(shí)際存在的，只是看不見(jiàn)也摸不著，磁力線(xiàn)是一個(gè)閉和的回路，對(duì)于通電螺線(xiàn)管，磁力線(xiàn)都要經(jīng)過(guò)螺線(xiàn)管內(nèi)部，磁力線(xiàn)是與磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比的。如圖3所示為通電螺線(xiàn)管產(chǎn)生磁力線(xiàn)的示意圖。

圖3 螺線(xiàn)管磁力線(xiàn)。如圖4所示為，穿過(guò)某一截面的磁通。

圖4 穿過(guò)截面的磁通

磁通量用F表示，是一個(gè)標(biāo)量，單位為韋伯，代號(hào)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(guò)橫截面的磁力線(xiàn)越多，磁通量就越大。對(duì)于繞在磁芯上的線(xiàn)圈，在其上通電流i，則線(xiàn)圈的電感L可以表示為：

L=NF/i

N為線(xiàn)圈匝數(shù)。

到此為止，通過(guò)上述的簡(jiǎn)要概述，可以知道，繞在磁芯上的線(xiàn)圈在匝數(shù)和電流不變時(shí)，磁芯中穿過(guò)的磁力線(xiàn)越多，那么磁通量就越大，則相對(duì)應(yīng)的電感量也越大。電感天生的作用就是阻止流過(guò)其上電流的變化，其實(shí)質(zhì)是阻止其磁通量的變化。這就是利用共模電感來(lái)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(xiàn)，可以看出電流I1和I2產(chǎn)生的磁力線(xiàn)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(duì)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(duì)于共模電感如何抑制共模電流用一句話(huà)可以解釋?zhuān)垂材ｋ姼猩狭鬟^(guò)共模電流時(shí)磁環(huán)中的磁通相互疊加，從而具有相當(dāng)大的電感量，對(duì)共模電流起到抑制作用。

當(dāng)兩個(gè)線(xiàn)圈流過(guò)差模電流時(shí)，鐵氧體磁環(huán)中的磁力線(xiàn)相反，導(dǎo)致磁通相互抵消，幾乎沒(méi)有電感量，所以差模信號(hào)可以基本無(wú)衰減的通過(guò)（考慮到電感本身具有一定的電阻）。所以不僅對(duì)于開(kāi)關(guān)電源的輸入濾波器加共模電感，在走差分信號(hào)線(xiàn)時(shí)也可以加上共模電感來(lái)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(shí)質(zhì)上是一個(gè)雙向?yàn)V波器：一方面要濾除信號(hào)線(xiàn)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(hào)，直流和頻率很低的共模信號(hào)都可以通過(guò)，而對(duì)于高頻共模噪聲則呈現(xiàn)很大的阻抗，可以用來(lái)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(xiàn)并繞，有著高共模噪音抑制和低差模噪聲信號(hào)抑制能力，在高速信號(hào)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(kāi)關(guān)電源抑噪濾波器

2. 電源線(xiàn)和信號(hào)線(xiàn)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