CST電磁兼容性仿真—共模扼流圈仿真設計

共模電感(Common mode Choke)，也叫共模扼流圈，常用于開關電源中過濾共模的電磁干擾信號。

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。如圖

共模電感工作原理

共模電感的兩根線是同向穿過磁環(huán)，差模信號通過磁環(huán)產(chǎn)生的磁通方向相反而相互抵消從而不產(chǎn)生作用，而共模信號通過磁環(huán)產(chǎn)生的磁通方向相同而相互疊加從而發(fā)揮其感性作用。

在正常的情況下，共模電感只有對共模信號產(chǎn)生作用。通過分析共模電感的工作原理可知，共模電感對差模信號不產(chǎn)生作用的原因是穿過磁環(huán)的兩條線上的差模信號產(chǎn)生的大小相等方向相反的磁通相互抵消的結(jié)果。

下面我來分享一個案例，用達索系統(tǒng)的CST來設計一個能實際匹配供應商提供的共模扼流圈。并且用理論計算出來。

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首先作為甲方需要供應商提供共模扼流圈的3D模型和阻抗曲線，如上圖

有了阻抗曲線的參數(shù)之后下面直接上公式

N是匝數(shù)，μ是相對磁導率是一個復數(shù)，μ0是真空磁導率，A是磁環(huán)橫截面積，l是磁路長度。

后面我會單獨出一期如何計算磁性電感和帶氣隙的磁性電感的參數(shù)

計算出相對磁導率--頻率曲線

磁導率

?真空磁導率（μ0），又稱磁場常數(shù)、磁常數(shù)、自由空間磁導率或磁常數(shù)是一物理常數(shù)，指真空中的磁導率。

相對磁導率（Relative permeability），電力術(shù)語，是特殊介質(zhì)的磁導率和真空磁導率μ?的比值。相對磁導率是一個復數(shù)量，有實部也有虛部，實部用μ',虛部用μ''表示。相對磁導率μ等于μ'+μ''的絕對值。

我們可以通過debye一階或者二階模型來擬合磁導率，還是直接上公式

擬合和計算的相對磁導率對比

我們在CST里面也是用Debye二階模型去設置鐵氧體磁環(huán)

注：磁環(huán)的尺寸，匝數(shù)，材料要和實際量產(chǎn)的磁環(huán)一致

請看測試的阻抗曲線和計算擬合的阻抗曲線圖

共模扼流圈的漏感，供應商datasheet里面給出的是在10kHz時候0.9uH,仿真如圖：

最后我們通過CST仿真得到的鐵氧體磁環(huán)的阻抗頻率響應曲線和實際的阻抗曲線對比如下圖

這樣我們的共模電感就仿真設計好了。