共模電感

共模電感缺失=防EMI性能低下?這樣的說法顯然是頗為片面的。

誠然，由于國家的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;但是對于那些整體設(shè)計(jì)優(yōu)秀，用料不縮水的主板，即使沒有共模電感，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)來判斷主板的優(yōu)劣并不恰當(dāng).

對理想的電感模型而言，當(dāng)線圈繞完后，所有磁通都集中在線圈的中心內(nèi)。但通常情況下環(huán)形線圈不會繞滿一周，或繞制不緊密，這樣會引起磁通的泄漏。共模電感有兩個(gè)繞組，其間有相當(dāng) 大的間隙，這樣就會產(chǎn)生磁通泄漏，并形成差模電感。因此，共模電感一般也具有一定的差模干擾衰減能力。

在濾波器的設(shè)計(jì)中，我們也可以利用漏感。如在普通的濾波器中，僅安裝一個(gè)共模電感，利用共模電感的漏感產(chǎn)生適量的差模電感，起到對差模電流的抑制作用。有時(shí)，還要人為增加共模扼流圈的漏電感，提高差模電感量，以達(dá)到更好的濾波效果。

在一些主板上，我們能看到共模電感，但是在大多數(shù)主板上，我們都會發(fā)現(xiàn)省略了該元件，甚至有的連位置也沒有預(yù)留。這樣的主板，合格嗎?

不可否認(rèn)，共模電感對主板高速接口的共模干擾有很好的抑制作用，能有效避免EMI通過線纜形成電磁輻射影響其余外設(shè)的正常工作和我們的身體健康。但同時(shí)也需要指出，板卡的防E MI設(shè)計(jì)是一個(gè)相當(dāng)龐大和系統(tǒng)化的工程，采用共模電感的設(shè)計(jì)只是其中的一個(gè)小部分。高速接口處有共模電感設(shè)計(jì)的板卡，不見得整體防EMI設(shè)計(jì)就優(yōu)秀。所以，從共模濾波電路我們只能看到板卡設(shè)計(jì)的一個(gè)方面，這一點(diǎn)容易被大家忽略，犯下見木不見林的錯(cuò)誤。

只有了解了板卡整體的防EMI設(shè)計(jì)，我們才可以評價(jià)板卡的優(yōu)劣。那么，優(yōu)秀的板卡設(shè)計(jì)在防EMI性能上一般都會做哪些工作呢?

對優(yōu)秀的主板布線設(shè)計(jì)而言，時(shí)鐘走線大多會采用屏蔽措施或者靠近地線以降低EMI。對多層PCB設(shè)計(jì)，在相鄰的PCB走線層會采用開環(huán)原則，導(dǎo)線從一層到另一層，在設(shè)計(jì)上就會避免導(dǎo)線形成環(huán)狀。如果走線構(gòu)成閉環(huán)，就起到了天線的作用，會增強(qiáng)EMI輻射強(qiáng)度。

信號線的不等長同樣會造成兩條線路阻抗不平衡而形成共模干擾，因此，在板卡設(shè)計(jì)中都會將信號線以蛇形線方式處理使其阻抗盡可能的一致，減弱共模干擾。同時(shí)，蛇形線在布線時(shí)也會最大限度地減小彎曲的擺幅，以減小環(huán)形區(qū)域的面積，從而降低輻射強(qiáng)度。

在高速PCB設(shè)計(jì)中，走線的長度一般都不會是時(shí)鐘信號波長1/4的整數(shù)倍，否則會產(chǎn)生諧振，產(chǎn)生嚴(yán)重的EMI輻射。同時(shí)走線要保證回流路徑最小而且通暢。對去耦電容的設(shè)計(jì)來說，其設(shè)置要靠近電源管腳，并且電容的電源走線和地線所包圍的面積要盡可能地小，這樣才能減小電源的紋波和噪聲，降低EMI輻射。

當(dāng)然，上述只是PCB防EMI設(shè)計(jì)中的一小部分原則。主板的Layout設(shè)計(jì)是一門非常復(fù)雜而精深的學(xué)問，甚至很多DIYer都有這樣的共識:Layout設(shè)計(jì)得優(yōu)秀與否，對主板的整體性能有著極為重大的影響。

如果想將主板電路間的電磁干擾完全隔離，這是絕對不可能的，因?yàn)槲覀儧]有辦法將電磁干擾一個(gè)個(gè)地"包"起來，因此要采用其他辦法來降低干擾的程度。主板PCB中的金屬導(dǎo)線是傳遞干擾電流的罪魁禍?zhǔn)祝裉炀€一樣傳遞和發(fā)射著電磁干擾信號，因此在合適的地方"截?cái)?quot;這些"天線"是有用的防EMI的方法。"天線"斷了，再以一圈絕緣體將其包圍，它對外界的干擾自然就會大大 減小。如果在斷開處使用濾波電容還可以更進(jìn)一步降低電磁輻射泄露。這種設(shè)計(jì)能明顯地增加高頻工作時(shí)的穩(wěn)定性和防止EMI輻射的產(chǎn)生，許多大的主板廠商在設(shè)計(jì)上都使用了該方法。

圖注:"斷開"的設(shè)計(jì)用來阻止電磁干擾借這些接口向外傳送形成電磁輻射，圖中電路板上的亮線清晰可見。尤其是USB接口部分采用該設(shè)計(jì)后，可在很大程度上大大改善EMI電流向外輻射的可能。

不知大家是否注意到，主板都會附送一塊開口的薄鐵擋片，其實(shí)這也是用來防EMI的。雖然機(jī)箱EMI屏蔽性能都不錯(cuò)，但電磁波還是會從機(jī)箱表面的開孔處泄漏出來，如PS/2接口、USB接口以及并、串口等的開口處?？椎拇笮Q定了電磁干擾的泄露程度。開口的孔徑越小，電磁干擾輻射的削弱程度越大。對方形孔而言，L就是其對角線長度。

使用了擋片之后，擋片上翹起的金屬觸片會和主板上的輸入輸出部分很好地通過機(jī)箱接地，不但衰減了EMI，而且減小了方孔的尺寸，進(jìn)一步縮小L值，從而可以更有效地屏蔽電磁干擾輻射。

上述三點(diǎn)只是主板設(shè)計(jì)中除電路設(shè)計(jì)之外的幾個(gè)主要防EMI設(shè)計(jì)，由此可見，主板的防EMI設(shè)計(jì)是一個(gè)整體的概念，如果整體的設(shè)計(jì)不合格，就會帶來較大的電磁輻射，而這些也不是一個(gè)小小的共模電感所能彌補(bǔ)的。

常用于:

EMI輻射噪聲抑制的任何電子設(shè)備，USB接口線的個(gè)人電腦及周邊，1394線的個(gè)人電腦， DVC ，機(jī)頂盒，液晶顯示器面板，低電壓差分信號傳輸( LVDS )，噪聲抑制，高共模阻抗噪聲波段和低差模阻抗信號頻段。

(1)繞制在線圈磁芯上的導(dǎo)線要相互絕緣，以保證在瞬時(shí)過電壓作用下線圈的匝間不發(fā)生擊穿短路;

(2)當(dāng)線圈流過瞬時(shí)大電流時(shí)，磁芯不要出現(xiàn)飽和;

(3)線圈中的磁芯應(yīng)與線圈絕緣，以防止在瞬時(shí)過電壓作用下兩者之間發(fā)生擊穿;

(4)線圈應(yīng)盡可能繞制單層，這樣做可減小線圈的寄生電容，增強(qiáng)線圈對瞬時(shí)過電壓的承受能力。

通常情況下，同時(shí)注意選擇所需濾波的頻段，共模阻抗越大越好，因此我們在選擇共模電感時(shí)需要看器件資料，主要根據(jù)阻抗頻率曲線選擇。另外選擇時(shí)注意考慮差模阻抗對信號的影響，主要關(guān)注差模阻抗，特別注意高速端口。

磁環(huán)類型的鐵芯優(yōu)點(diǎn):

高初始導(dǎo)磁率(這個(gè)是共模電感的基本要求)、高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、溫度較之鐵氧體穩(wěn)定(可以理解為溫升小)，頻率特性比較靈活，因?yàn)閷?dǎo)磁率高，很小就可以做出很大的感量，適應(yīng)頻率比較寬;

整體優(yōu)勢:

因?yàn)槌跏紝?dǎo)磁率是鐵氧體的5-20倍，對傳導(dǎo)干擾的抑制作用遠(yuǎn)大于鐵氧體;

納米晶的高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度比鐵氧體的好，所以在大電流下不易飽和;

溫升較之UF系列的要低，某人實(shí)際測試:室溫下要低將近10度(個(gè)人測試值僅作參考);

結(jié)構(gòu)上的靈活令其適應(yīng)性好，從加工工藝上進(jìn)行改變，即可適應(yīng)不同需求(見過節(jié)能燈上用的磁環(huán)電感，使用相當(dāng)靈活);

分布電容會更小，因?yàn)槔@線的面積更寬，體積也相對較小;

環(huán)行所用匝數(shù)少一點(diǎn)，分布參數(shù)小一點(diǎn)，效率占優(yōu)(針對具體進(jìn)行分析，可能是因?yàn)榫€徑的緣故，望補(bǔ)充);

整體劣勢:

磁環(huán)孔徑小，機(jī)器難以穿線，需要人工去繞，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，加工成本高，效率低。而在成本壓力日益增加的同時(shí)，這一點(diǎn)已尤為重要了。

耐壓方面較之UF優(yōu)勢不大:因?yàn)榭梢钥吹胶芏啻怒h(huán)共模中間使用扎線帶隔開的，這樣不是很可靠，有的中間拉開一定距離，線用點(diǎn)膠固定，時(shí)間長了，可靠性怎么樣呢?如果電感量要求比較大，線會擠在一起，安全性上有一點(diǎn)疑惑。

安裝不便，故障率較高。

應(yīng)用:

因?yàn)槌杀镜囊蛩?，磁環(huán)大多用在大功率的電源上，某人形容:"小功率的用磁環(huán)太高檔了"，是有道理的。

當(dāng)然因?yàn)轶w積小，對體積有要求的小功率電源，采用磁環(huán)的也是很OK的選擇。

綜合性能比起來，優(yōu)于UF系的。如果成本壓力不大的項(xiàng)目，可以考慮用磁環(huán)的。某實(shí)際測試傳導(dǎo)，用磁環(huán)的余量要低更多。而且感量還比UF的小。

再說說UF/UU系列的共模

材料:基本上為鐵氧體，當(dāng)然這鐵氧體也有區(qū)別的，一般有MXO-錳鋅類和NXO-鎳鋅類。鎳鋅類的主要優(yōu)點(diǎn)是:初始磁導(dǎo)率低(小于1000u)，但是可以工作在比較高的頻率(大于100MHZ)下，保持磁導(dǎo)率不變。很強(qiáng)很偉大。

NXO比MXO電阻率高。利用鐵氧體對高頻雜波的類似阻尼的作用將高頻雜波以熱能的方式釋放出來，這就解釋了共模電感的溫度問題。

整體優(yōu)勢:

最重要的一點(diǎn):成本低(某人用的這個(gè)是0.9元人民幣)，可以用機(jī)器繞、高效，常用UU9.8或UU10.5;

有骨架，繞制工藝應(yīng)該會更好控制，可以做更高的電感量;

耐壓及可靠性要好?針對磁環(huán)共模的;

好插件，好安裝。四個(gè)腳嘛，孔位對了就沒一點(diǎn)問題;基本用在小電流的電源上，因?yàn)榫€徑不可以用很粗的，故電流不能太大;

整體劣勢:

空間因素:封裝位置大，maybe是因?yàn)楸容^強(qiáng)壯，不像磁環(huán)那么小巧玲瓏;

發(fā)熱比較嚴(yán)重，也是根據(jù)我實(shí)測的:90V輸入滿載室溫下，可以到快90度;

應(yīng)用:

一般用在成本控制比較嚴(yán)格的、抑或小功率的場合;

電源濾波器的設(shè)計(jì)通?？蓮墓材：筒钅煞矫鎭砜紤]。共模濾波器最重要的部分就是共模扼流圈，與差模扼流圈相比，共模扼流圈的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)在于它的電感值極高，而且體積又小，設(shè)計(jì)共模扼流圈時(shí)要考慮的一個(gè)重要問題是它的漏感，也就是差模電感。通常，計(jì)算漏感的辦法是假定它為共模電感的1%，實(shí)際上漏感為共模電感的 0.5% ~ 4%之間。在設(shè)計(jì)最優(yōu)性能的扼流圈時(shí)，這個(gè)誤差的影響可能是不容忽視的。

漏感是如何形成的呢?緊密繞制，且繞滿一周的環(huán)形線圈，即使沒有磁芯，其所有磁通都集中在線圈"芯"內(nèi)。但是，如果環(huán)形線圈沒有繞滿一周，或者繞制不緊密，那么磁通 就會從芯中泄漏出來。這種效應(yīng)與線匝間的相對距離和螺旋管芯體的磁導(dǎo)率成正比。共模扼流圈有兩個(gè)繞組，這兩個(gè)繞組被設(shè)計(jì)成使它們所流過的電流沿線圈芯傳導(dǎo)時(shí)方向相反，從而使磁場為0。如果為了安全起見，芯體上的線圈不是雙線繞制，這樣兩個(gè)繞組之間就有相當(dāng)大的間隙，自然就引起磁通"泄漏"，這即是說，磁場在所關(guān)心的各個(gè)點(diǎn)上并非真正為0。共模扼流圈的漏感是差模電感。事實(shí)上，與差模有關(guān)的磁通必須在某點(diǎn)上離開芯體，換句話說，磁通在芯體外部形成閉合回路，而不僅僅只局限在環(huán)形芯體內(nèi)。

如果芯體具有差模電感，那么，差模電流就會使芯體內(nèi)的磁通發(fā)生偏離零點(diǎn)，如果偏離太大，芯體便會發(fā)生磁飽和現(xiàn)象，使共模電感基本與無磁芯的電感一樣。結(jié)果，共模輻射的強(qiáng)度就如同電路中沒有扼流圈一樣。差模電流在共模環(huán)形線圈中引起的磁通偏離可由下式得出:

式中，是芯體中的磁通變化量，Ldm是測得的差模電感，是差模峰值電流，n為共模線圈的匝數(shù)。

由于可以通過控制B總，使之小于B飽和，從而防止芯體發(fā)生磁飽和現(xiàn)象，有以下法則:

式中，是差模峰值電流，Bmax是磁通量的最大偏離，n是線圈的匝數(shù)，A是環(huán)形線圈的橫截面積。Ldm是線圈的差模電感。

共模扼流圈的差模電感可以按如下方法測得:將其一引腿兩端短接，然后測量另外兩腿間的電感，其示值即為共模扼流圈的差模電感。

濾波器設(shè)計(jì)時(shí)，假定共模與差模這兩部分是彼此獨(dú)立的。然而，這兩部分并非真正獨(dú)立，因?yàn)楣材６罅魅梢蕴峁┫喈?dāng)大的差模電感。這部分差模電感可由分立的差模電感來模擬。

為了利用差模電感，在濾波器的設(shè)計(jì)過程中，共模與差模不應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，而應(yīng)該按照一定的順序來做。首先，應(yīng)該測量共模噪聲并將其濾除掉。采用差模抑制網(wǎng)絡(luò)(Differential Mode Rejection Network)，可以將差模成分消除，因此就可以直接測量共模噪聲了。如果設(shè)計(jì)的共模濾波器要同時(shí)使差模噪聲不超過允許范圍，那么就應(yīng)測量共模與差模的混合噪聲。因?yàn)橐阎材３煞衷谠肼暼菹抟韵?，因此超?biāo)的僅是差模成分，可用共模濾波器的差模漏感來衰減。對于低功率電源系統(tǒng)，共模扼流圈的差模電感足以解決差模輻射問題，因?yàn)椴钅］椛涞脑醋杩馆^小，因此只有極少量的電感是有效的。

盡管少量的差模電感非常有用，但太大的差模電感可以使扼流圈發(fā)生磁飽和?？筛鶕?jù)公式(2)作簡單計(jì)算來避免磁飽和現(xiàn)象的發(fā)生。

測量共模線圈磁芯(整體或部分)的飽和特性通常是很困難的。通過簡單的試驗(yàn)可以看出共模濾波器的衰減在多大程度上受由60Hz編置電流引起的電感減小量的影響。進(jìn)行此項(xiàng)測試需要一臺示波器和一個(gè)差模抑制網(wǎng)絡(luò)(DMRN)。首先，用示波器來監(jiān)測線電壓。按如下方法從示波器的A通道輸入信號，將示波器的時(shí)間基準(zhǔn)置為2ms/div，然后將觸發(fā)信號加在A通道上，在交流電壓達(dá)到峰值時(shí)會有線電流產(chǎn)生，此時(shí)濾波器效能的降級是意料中的事情。差模抑制網(wǎng)絡(luò)(DMRN)的輸入端連接到LISN，輸出端用50的阻抗進(jìn)行匹配且與示波器的B通道相連。當(dāng)共模扼流圈工作在線性區(qū)時(shí)，在輸入電流波動期間，B通道監(jiān)測到的發(fā)射增加值不超過6-10dB。圖1為此測試在示波器上顯示的結(jié)果，上面的曲線為共模發(fā)射;下面的曲線為線電壓。在線電壓峰值期間，橋式整流器正向?qū)ㄇ覀魉统潆婋娏鳌?/p>

圖1 示波器上顯示的由于60Hz充電電流引起的共模扼流圈的降級

如果共模扼流圈達(dá)到飽和，那么在輸入浪涌增加時(shí)，發(fā)射將會增加。如果共模扼流圈達(dá)到強(qiáng)飽和，發(fā)射強(qiáng)度與不加濾波器時(shí)的情況是一樣的，也就是說很容易達(dá)到40dB以上。

這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可用其他方法來解釋。發(fā)射最小值(線電流為0的時(shí)候)是濾波器無偏置電流時(shí)表現(xiàn)出來的效果。峰值發(fā)射與最小發(fā)射的比率，即降級因子，用來衡量線電流偏移量對濾波器實(shí)際效果的影響。降級因子較大表明共模扼流圈磁芯完全沒有得到恰當(dāng)?shù)氖褂茫^好的濾波器的"固有降級因子"差不多在2-4之間。它是由兩種現(xiàn)象產(chǎn)生的:第一，60Hz充電電流引起的電感減小(如上所述);第二，橋式整流器的正向及反向?qū)?。共模發(fā)射的等效電路由一個(gè)阻抗約為200pF的電壓源、二極管阻抗和LISN的共模阻抗組成，如圖2所示。當(dāng)橋式整流器正向偏置時(shí)，在源阻抗、25和LISN共模阻抗之間會產(chǎn)生分壓現(xiàn)象。當(dāng)橋整流器反向偏置時(shí)，在源阻抗、整流橋反偏電容、LISN之間產(chǎn)生分壓現(xiàn)象。當(dāng)二極管整流橋反向偏置電容較小時(shí)，對共模濾除有一定效果。當(dāng)整流橋正向偏置時(shí)則對共模濾除沒有影響。

圖2 共模輻射等效電路

由于產(chǎn)生了分壓，固有降級因子的預(yù)期值為2左右。實(shí)際值的變化相當(dāng)大，主要取決于源阻抗和二極管整流橋反向偏置電容的實(shí)際大小。在Flugan發(fā)明的一個(gè)電路中，正是應(yīng)用這個(gè)原理來減小鎮(zhèn)流器的傳導(dǎo)發(fā)射的。

如果測試人員相當(dāng)謹(jǐn)慎，那么就可以采取類似MIL-STD-461中的測試裝置來檢測共模扼流圈的飽和特性。這個(gè)原理的應(yīng)用如下:測試時(shí)采用兩只電流探頭，低頻探頭監(jiān)測線電流，高頻探頭僅測量共模發(fā)射電流。線電流監(jiān)視器作為觸發(fā)源。不過，使用電流探頭的一個(gè)隱患是差模電流衰減是管芯內(nèi)繞組導(dǎo)線對稱性的函數(shù)。如果精心合理安排繞線布局的話，30dB左右的差模電流衰減是能夠得到的。即使達(dá)到這個(gè)衰減值，測得的差模分量也可能超過預(yù)期的共模分量值?？捎萌缦聝身?xiàng)技術(shù)來解決這一問題:第一，將一只6kHz轉(zhuǎn)折頻率的高階高通濾波器與示波器串聯(lián)(注意應(yīng)用50的終端阻抗進(jìn)行匹配)。第二，在每只10μF的電容與電源總線之間接入一根導(dǎo)線。為了測量共模輻射，電流探頭應(yīng)夾在這些載有極小線電流的導(dǎo)線近旁。

為了快速且淺顯地介紹共模扼流圈的作用，可考慮采用以下論述:"共模扼流圈管芯兩側(cè)的磁場相互抵消，因此不存在磁通使管芯飽和。"盡管這種論述對共模扼流圈作用的直覺敘述具體化了，但實(shí)質(zhì)上并非如此。

* 假設(shè)電流密度J產(chǎn)生磁場H，那么就可得出結(jié)論:附近的另一個(gè)電流不會抵消或阻止磁場或者是由此而產(chǎn)生的電場。

* 同樣一個(gè)相鄰的電流可以導(dǎo)致磁場路徑的改變。

* 在環(huán)形共模電感的特殊場合中，每條引線中的差模電流密度可假定是相等的，且方向相反。所以由此而產(chǎn)生的磁場必定在環(huán)形磁芯周邊上的總和為0，而在其外部則不為0!

磁芯的作用就好像它在線圈繞組的間隙處裂為兩半時(shí)所表現(xiàn)出來的效果一樣。每個(gè)繞組在環(huán)形線圈一半的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場，意指穿過空氣的磁場必定會形成自封閉回路，圖3是環(huán)形磁芯和差模電流磁路的示意圖。

圖3 共模環(huán)形磁芯中差模磁路示意圖

共模扼流圈能發(fā)揮一定的作用是由于μcm比μdm大好幾個(gè)數(shù)量級的緣故，因?yàn)楣材ｋ娏魍ǔ：苄?，可以通過使L/D保持在較低值來獲得更小的μdm。

為了得到共模電感，同時(shí)又要使差模電感最小，最好是采用橫截面積較大的磁芯繞制成多匝線圈。采用較大的螺旋管磁芯，也并非一定要這樣的磁芯，可在共模扼流圈內(nèi)并入有效的差模電感。因?yàn)椴钅４磐ㄊ沁h(yuǎn)離磁芯(環(huán)形結(jié)構(gòu))的，因此可能會產(chǎn)生極強(qiáng)的輻射。尤其是濾波器安裝在PCB板上的情況下，這種輻射可以耦合到電源線，使傳導(dǎo)發(fā)射增強(qiáng)。當(dāng)磁性材料被帶到場內(nèi)時(shí)(例如，環(huán)形磁芯放置在鐵殼里)，差模磁導(dǎo)率就可能會顯著地增加，從而由于差模電流而導(dǎo)致磁芯的飽和。

為了實(shí)現(xiàn)有效的濾波器設(shè)計(jì)，磁通離開磁芯引起的輻射問題必須予以解決。其辦法有是將差模磁通限制在磁性結(jié)構(gòu)物體中(壺形鐵芯)，或者是為差模磁通(E形鐵芯)提供一條高磁導(dǎo)率的路徑。

如果共模扼流圈采用壺形鐵芯結(jié)構(gòu)，那么就需兩個(gè)繞軸。圖4示意出了壺形鐵芯窗格里的兩組線圈及其產(chǎn)生的磁通路徑。同時(shí)也表明了同一結(jié)構(gòu)條件下的差模磁通路徑。

圖4 共模壺形鐵芯電感中的磁路

注意第一組，所有的磁通均在鐵芯內(nèi)部。正是由于這種結(jié)構(gòu)，從鐵芯外表面到其中心垂直隔板間的空氣隙長度決定了純磁阻的大小。使用磁導(dǎo)率大于10的墊圈后，就可以通過改變墊圈(其值等于空氣隙長度)內(nèi)外半徑的大小來控制純磁阻。壺形鐵芯的差模電感、共模扼流圈可按如下公式計(jì)算:

具體尺寸如圖5所示。

圖5 壺形鐵芯計(jì)算差模電感時(shí)的具體尺寸

減小差模路徑上的磁阻將使差模電感增加。使用這種共模扼流圈的最顯著的優(yōu)點(diǎn)就在于壺形鐵芯具有固有的"自屏蔽"特性。

另外還有一種共模扼流圈，它比環(huán)形磁芯線圈更易繞制，但比壺形鐵芯線圈的輻射更厲害，E形鐵芯線圈如圖6所示。圖中表明，共模磁通將外部引線上的兩組線圈都聯(lián)系在一起了。為了獲得較高的磁導(dǎo)率，在外部引線上應(yīng)沒有空氣隙。另一方面，差模磁通將外部引線和中心引線聯(lián)系起來。差模路徑中的磁導(dǎo)率可以通過使中心引線彼此隔開來取得，中心引線是產(chǎn)生輻射的主要區(qū)域。

在電子設(shè)備中，我們要抑制的電磁干擾無非是出現(xiàn)在信號線和電源線上的干擾，因此對于電磁兼容對策器件中的電感器，特別是片式電感器的適用形式也是從這兩方面來分析。

信號線的濾波作用更多是用來對付來自空間的干擾問題(包括從空間輻射進(jìn)設(shè)備的干擾，和設(shè)備向空間發(fā)射的干擾)。這說明了電纜線是電磁兼容的薄弱環(huán)節(jié)，也說明了共模干擾是設(shè)備的主要危害。這是信號線所起的天線作用惹的禍?；谶@一原因，對于非屏蔽的信號線端口應(yīng)當(dāng)安裝信號線濾波器，濾波器要安裝在信號線進(jìn)出的交界面上，要濾除的主要是一些頻率相當(dāng)高的共模干擾信號。

在設(shè)備的電磁干擾的傳播途徑中，電源線是最重要的媒介，因?yàn)殡娫淳€的長度(包括設(shè)備的電源進(jìn)線和電力傳輸?shù)募芸站€延伸)足以構(gòu)成射頻信號的被動天線。此 外，電網(wǎng)內(nèi)的各種設(shè)備開、關(guān)和運(yùn)行中形成的騷動也在電網(wǎng)中肆意流傳。上述干擾對電網(wǎng)內(nèi)的敏感設(shè)備的可靠工作造成威脅。射頻信號在電源線上的傳輸是以兩種模 式進(jìn)行的，一種是共模型式，在線一大地及中線一大地兩個(gè)路徑上出現(xiàn);另一種是差模型式，在線一中線里傳播。 電源線濾波器則被安插在電源線上，專門用來抑制射頻信號傳播的器件。 在電源線濾波器設(shè)計(jì)中往往不用差模電感，而采用共模電感。共模電感的兩個(gè)線圈繞在同一磁芯上(同名端在線圈的同一側(cè))，這種繞線方法對于差模電流(包括電源電流)產(chǎn)生的磁通相互抵消，不會產(chǎn)生磁路飽和;而對共模電流則體現(xiàn)一個(gè)很大的電感，取得大的濾波效果。 應(yīng)當(dāng)指出的是，共模電感器的兩個(gè)線圈繞制不可能完全對稱，因此共模電感器實(shí)際上還是殘留一定程度的差模電感成分，對于差模干擾仍有一定程度抑制作用。 這樣看來，無論是信號線或者是電源線，從抑制電磁干擾的角度出發(fā)，用得最多的還是共模抑制措施。因此從使用片式電感器的角度出發(fā)，用得最多的還是片式共模電感器。另外，從電磁兼容對策器件生產(chǎn)商提供的電感器來說也是片式共模電感器。