共模電感也叫共模扼流圈，常用于電腦的開關電源中過濾共模的電磁干擾信號。在板卡設計中，共模電感也是起EMI濾波的作用，用于抑制高速信號線產(chǎn)生的電磁波向外輻射發(fā)射。PC板卡上的芯片在工作過程中既是一個電磁干擾對象，也是一個電磁干擾源。總的來說，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線間，其傳導方向與波形和信號電流一致；共模干擾電流作用在信號線路和地線之間，干擾電流在兩條信號線上各流過二分之一且同向，并以地線為公共回路。
如果板卡產(chǎn)生的共模電流不經(jīng)過衰減過濾，那么共模干擾電流就很容易通過接口數(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FCC、國際無線電干擾特別委員會的CISPR22以及我國的GB9254等標準規(guī)范等都對信息技術設備通信端口的共模傳導干擾和輻射發(fā)射有相關的限制要求。為了消除信號線上輸入的干擾信號及感應的各種干擾，我們必須合理安排濾波電路來過濾共模和串模的干擾，共模電感就是濾波電路中的一個組成部分。
共模電感實質上是一個雙向濾波器：一方面要濾除信號線上共模電磁干擾，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，當電路中的正常電流流經(jīng)共模電感時，電流在同相位繞制的電感線圈中產(chǎn)生反向的磁場而相互抵消，此時正常信號電流主要受線圈電阻的影響；當有共模電流流經(jīng)線圈時，由于共模電流的同向性，會在線圈內產(chǎn)生同向的磁場而增大線圈的感抗，使線圈表現(xiàn)為高阻抗，產(chǎn)生較強的阻尼效果，以此衰減共模電流，達到濾波的目的。
事實上，將這個濾波電路一端接干擾源，另一端接被干擾設備，則La和C1，Lb和C2就構成兩組低通濾波器，可以使線路上的共模EMI信號被控制在很低的電平上。該電路既可以抑制外部的EMI信號傳入，又可以衰減線路自身工作時產(chǎn)生的EMI信號，能有效地降低EMI干擾強度。國內生產(chǎn)的一種小型共模電感，采用高頻之雜訊抑制對策，共模扼流線圈結構，訊號不衰減，體積小、使用方便，具有平衡度佳、使用方便、高品質等優(yōu)點。廣泛使用在雙平衡調音裝置、多頻變壓器、阻抗變壓器、平衡及不平衡轉換變壓器等。
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)控制設備中的電磁繼電器，電力系統(tǒng)之電功計量表。開關電源設備輸入和輸出端的濾波器，電視接收與發(fā)射端之調諧器等等均離不開電感器。電感器在電子線路中主要的作用有：儲能、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。
正是因為功率電感不同于小信號處理電感，在設計時因開關電源的拓撲方式不一樣，設計方式也就各有要求，造成設計的困難。當前電源電路中的電感器主要用于濾波、儲能、能量傳遞以及功率因數(shù)校正等。電感器設計涵蓋了電磁理論，磁性材料以及安規(guī)等諸多方面的知識，設計者需對工作情況和相關參數(shù)要求有清楚了解以作出最合理的設計。
共模電感的設計思路
在設計共模電感之前，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、對高頻干擾信號要有足夠大的阻抗，且有一定的頻寬，而對工作頻率之信號電流有最小的阻抗。
3、電感的溫度系數(shù)應小，而分布電容宜小。
4、直流電阻應盡量小。
5、感應電感應盡量大，電感值需穩(wěn)定。
6、繞組間之絕緣性須滿足安規(guī)要求。
由于國家的EMI相關規(guī)范并不健全，部分廠商為了省料就鉆了這個空子，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計優(yōu)秀，用料不縮水的主板，即使沒有共模電感，其整體防EMI性能仍能達到相關要求，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來判斷主板的優(yōu)劣并不恰當。 |
