共模電感也叫共模扼流圈，常用于電腦的開(kāi)關(guān)電源中過(guò)濾共模的電磁干擾信號(hào)。在板卡設(shè)計(jì)中，共模電感也是起EMI濾波的作用，用于抑制高速信號(hào)線產(chǎn)生的電磁波向外輻射發(fā)射。PC板卡上的芯片在工作過(guò)程中既是一個(gè)電磁干擾對(duì)象，也是一個(gè)電磁干擾源。總的來(lái)說(shuō)，我們可以把這些電磁干擾分成兩類：串模干擾與共模干擾。
以主板上的兩條PCB走線為例，所謂串模干擾，指的是兩條走線之間的干擾；而共模干擾則是兩條走線和PCB地線之間的電位差引起的干擾。串模干擾電流作用于兩條信號(hào)線間，其傳導(dǎo)方向與波形和信號(hào)電流一致；共模干擾電流作用在信號(hào)線路和地線之間，干擾電流在兩條信號(hào)線上各流過(guò)二分之一且同向，并以地線為公共回路。
如果板卡產(chǎn)生的共模電流不經(jīng)過(guò)衰減過(guò)濾，那么共模干擾電流就很容易通過(guò)接口數(shù)據(jù)線產(chǎn)生電磁輻射——在線纜中因共模電流而產(chǎn)生的共模輻射。美國(guó)FCC、國(guó)際無(wú)線電干擾特別委員會(huì)的CISPR22以及我國(guó)的GB9254等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等都對(duì)信息技術(shù)設(shè)備通信端口的共模傳導(dǎo)干擾和輻射發(fā)射有相關(guān)的限制要求。為了消除信號(hào)線上輸入的干擾信號(hào)及感應(yīng)的各種干擾，我們必須合理安排濾波電路來(lái)過(guò)濾共模和串模的干擾，共模電感就是濾波電路中的一個(gè)組成部分。
共模電感實(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。
共模電感的工作原理
共模電感的濾波電路，La和Lb就是共模電感線圈。這兩個(gè)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(shí)，電流在同相位繞制的電感線圈中產(chǎn)生反向的磁場(chǎng)而相互抵消，此時(shí)正常信號(hào)電流主要受線圈電阻的影響；當(dāng)有共模電流流經(jīng)線圈時(shí)，由于共模電流的同向性，會(huì)在線圈內(nèi)產(chǎn)生同向的磁場(chǎng)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(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。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的一種小型共模電感，采用高頻之雜訊抑制對(duì)策，共模扼流線圈結(jié)構(gòu)，訊號(hào)不衰減，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)。廣泛使用在雙平衡調(diào)音裝置、多頻變壓器、阻抗變壓器、平衡及不平衡轉(zhuǎn)換變壓器等。
共模電感在源電路中的作用
電感器作為磁性元件的重要組成部分，被廣泛應(yīng)用于電力電子線路中。尤其在電源電路中更是不可或缺的部分。如工業(yè)控制設(shè)備中的電磁繼電器，電力系統(tǒng)之電功計(jì)量表。開(kāi)關(guān)電源設(shè)備輸入和輸出端的濾波器，電視接收與發(fā)射端之調(diào)諧器等等均離不開(kāi)電感器。電感器在電子線路中主要的作用有：儲(chǔ)能、濾波、扼流、諧振等。在電源電路中，由于電路處理的均是大電流或高電壓的能量傳遞，故電感器多為“功率型”電感。
正是因?yàn)楣β孰姼胁煌谛⌒盘?hào)處理電感，在設(shè)計(jì)時(shí)因開(kāi)關(guān)電源的拓?fù)浞绞讲灰粯樱O(shè)計(jì)方式也就各有要求，造成設(shè)計(jì)的困難。當(dāng)前電源電路中的電感器主要用于濾波、儲(chǔ)能、能量傳遞以及功率因數(shù)校正等。電感器設(shè)計(jì)涵蓋了電磁理論，磁性材料以及安規(guī)等諸多方面的知識(shí)，設(shè)計(jì)者需對(duì)工作情況和相關(guān)參數(shù)要求有清楚了解以作出最合理的設(shè)計(jì)。
共模電感的設(shè)計(jì)思路
在設(shè)計(jì)共模電感之前，首先要考察線圈須行符合以下原則：
1、正常工作狀態(tài)下，不致因通電電源電流而造成磁芯飽和。
2、對(duì)高頻干擾信號(hào)要有足夠大的阻抗，且有一定的頻寬，而對(duì)工作頻率之信號(hào)電流有最小的阻抗。
3、電感的溫度系數(shù)應(yīng)小，而分布電容宜小。
4、直流電阻應(yīng)盡量小。
5、感應(yīng)電感應(yīng)盡量大，電感值需穩(wěn)定。
6、繞組間之絕緣性須滿足安規(guī)要求。
由于國(guó)家的EMI相關(guān)規(guī)范并不健全，部分廠商為了省料就鉆了這個(gè)空子，在整體防EMI性能上都大肆省料壓縮成本，其中就包括共模電感的省略，這樣做的直接后果就是主板防EMI性能極其低下；但是對(duì)于那些整體設(shè)計(jì)優(yōu)秀，用料不縮水的主板，即使沒(méi)有共模電感，其整體防EMI性能仍能達(dá)到相關(guān)要求，這樣的產(chǎn)品仍然是合格的。因此，單純就是否有共模電感這一點(diǎn)來(lái)判斷主板的優(yōu)劣并不恰當(dāng)。 |
