網(wǎng)絡(luò)變壓器工作原理

1.內(nèi)部結(jié)構(gòu)：

1、共模扼流圈（CMC：Common mode Choke）

共模扼流圈(Common mode Choke)，也叫共模扼制電感，是在一個(gè)閉合磁環(huán)上對(duì)稱繞制方向相反、匝數(shù)相同的線圈。理想的共模扼流圈對(duì)L（或N）與E 之間的共模干擾具有抑制作用，而對(duì)L 與N 之間存在的差模干擾無(wú)電感抑制作用。但實(shí)際線圈繞制的不完全對(duì)稱會(huì)導(dǎo)致差模漏電感的產(chǎn)生。信號(hào)電流或電源電流在兩個(gè)繞組中流過(guò)時(shí)方向相反，產(chǎn)生的磁通量相互抵消，扼流圈呈現(xiàn)低阻抗。共模噪聲電流（包括地環(huán)路引起的騷擾電流，也處稱作縱向電流）流經(jīng)兩個(gè)繞組時(shí)方向相同，產(chǎn)生的磁通量同向相加，扼流圈呈現(xiàn)高阻抗，從而起到抑制共模噪聲的作用。共模電感實(shí)質(zhì)上是一個(gè)雙向濾波器：一方面要濾除信號(hào)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(hào)，直流和頻率很低的差模信號(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，所以它可以用來(lái)抑制共模電流騷擾

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)線圈時(shí)，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(hào)作用。

CMC抑制共模信號(hào)：

顧名思義，共模扼流圈是用來(lái)抑制共模噪聲信號(hào)（無(wú)用的信號(hào)，干擾信號(hào))的元件，它對(duì)共模噪聲信號(hào)形成高阻抗，而對(duì)差模信號(hào)(有用的信號(hào))基本上無(wú)影響。它是抑制EMI電磁干擾的主要元件，工作原理如下:

共模信號(hào)是指在兩輸入端輸入極性相同的信號(hào)。共模信號(hào)將導(dǎo)致電磁干擾。電磁干擾分為輻射干擾和傳導(dǎo)干擾（進(jìn)入電源線內(nèi)）。信號(hào)傳輸不對(duì)稱和阻抗不匹配時(shí)差模信號(hào)轉(zhuǎn)換都將產(chǎn)生數(shù)字終端設(shè)備的共模信號(hào)。

CMC對(duì)差模信號(hào)無(wú)影響：

共模傳輸特性：

理想中心抽頭的變壓器，所有的共模電流通過(guò)中心抽頭返回到源。

中心抽頭作用：

通過(guò)提供差分線上共模噪聲的低阻抗回流路徑，降低線纜上共模電流和共模電壓。

對(duì)于某些收發(fā)器提供一個(gè)直流偏置電壓或功率源

中間抽頭，所以電感兩邊阻抗相同，所以兩邊的電流相同，都是Icm的一半，在線圈方向相反。結(jié)果產(chǎn)生的磁感應(yīng)為0。

非理想中心抽頭變壓:

但是：中間抽頭不是理想的。首先由線上寄生電感，同時(shí)兩邊的線圈線長(zhǎng)不可能理想等長(zhǎng)。

如圖，LCT，△L，C12降低了共模衰減。

△L產(chǎn)生了差模——共模轉(zhuǎn)換 因?yàn)長(zhǎng)CT+ △L≠0，所以中心抽頭上存在共模電壓。

共模電壓在線纜上驅(qū)動(dòng)共模電流，產(chǎn)生輻射。

2、自耦合變壓器(Center Tapped Auto-Transformer)

自耦合變壓器對(duì)差模信號(hào)形成高阻抗，對(duì)共模信號(hào)基本上無(wú)影響，按照以上的接線方式接入線路中，可以有效地進(jìn)行信號(hào)傳輸，繼而進(jìn)一步減少及抑制了電磁干擾。

3、扼流圈工作原理及插入損耗特性（或稱阻抗特性）：

變壓器兩腳加上信號(hào)電壓(差模信號(hào))時(shí)，經(jīng)過(guò)磁路耦合作用在變壓器的次級(jí)端感應(yīng)出感生電壓。對(duì)于信號(hào)電壓，由于CMC兩繞組同時(shí)流過(guò)的信號(hào)電流大小相等、方向相反，在CMC的鐵芯磁路中產(chǎn)生了方向相反的磁通，相互抵消，不影響差模信號(hào)傳輸。而此時(shí)變壓器Transformer兩繞組流過(guò)的則是大小相等，方向相同的電流，致使變壓器Transformer的作用相當(dāng)于一個(gè)大的電阻，阻礙差模信號(hào)的通過(guò)，對(duì)載波信號(hào)的傳輸影響極少。所以差模信號(hào)被直接耦合加到負(fù)載上。而對(duì)共模信號(hào)來(lái)說(shuō)，主要是通過(guò)變壓器的初、次級(jí)間的分布電容耦合到次級(jí)，而此時(shí)CMC兩繞組流過(guò)的是大小相等、方向相同的電流，這時(shí)CMC相當(dāng)于一個(gè)大的電阻，阻止共模電流的傳輸，而變壓器Transformer兩繞組則是流過(guò)大小相等、方向相反的電流，對(duì)共模信號(hào)相當(dāng)于短路，這樣共模電壓基本上不會(huì)被傳送，而被耦合到負(fù)載上。從而既能使載波信號(hào)被很好的傳輸，又能抑制共模干擾信號(hào)。

變壓器的中間抽頭。中間抽頭為什么有些接電源？有些接地？這個(gè)主要是使用的phy芯片UTP（雙絞線）口驅(qū)動(dòng)類型決定的，有兩種，如果是電壓驅(qū)動(dòng)的就要接電源；如果是電流驅(qū)動(dòng)的就不用了，直接接個(gè)電容到地。為什么有些接2.5v？而有些又接3.3v呢？這個(gè)由PHY芯片資料里規(guī)定的UTP端口電平?jīng)Q定。如果是2.5v的就上拉到2.5v，如果是3.3v的就上拉到3.3v。

審核編輯 黃宇