共模電感基礎(chǔ)知識

圖（1）：共模電感

共模電感（Common Mode Choke）也叫共模扼流圈，是一個(gè)以鐵氧體、非晶體為磁芯的共模干擾抑制器件。它有兩個(gè)尺寸相同、匝數(shù)相同的線圈對稱的繞制在磁芯上，形成的四端口器件。

理想的共模電感只對共模干擾有抑制作用，對差模信號無衰減和抑制作用，而實(shí)際上由于線圈繞制的不完全對稱會導(dǎo)致差模漏感的產(chǎn)生，使得共模電感可以對差模信號有一定的抑制作用。

由于共模扼流圈能夠在結(jié)構(gòu)很小的磁芯上實(shí)現(xiàn)非常大的共模電感值而廣泛的應(yīng)用于EMI濾波器中，它對抑制傳導(dǎo)EMI噪聲具有非常重要的作用，共模電感被廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源輸入L、N線和高速差分信號的共模干擾抑制。

圖（2）：差模電流流入共模電感工作原理    

當(dāng)差模電流流過兩個(gè)匝數(shù)相同、繞制方式相同的兩個(gè)線圈時(shí)，產(chǎn)生相互抵消的磁場，差模電流主要受到線圈本身電阻的影響，所以差模信號可以無衰減的通過。

圖（3）：共模電流流入共模電感工作原理

共模電流流入線圈時(shí)，由于共模電流的同向性，會在線圈內(nèi)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)生較高的共模噪聲阻尼效果，以此衰減共模電流達(dá)到濾波的目的。

共模感量測試方法

共模扼流圈的兩個(gè)繞組完全對稱和繞組銅損對應(yīng)的阻抗R。的值相對總的共模通路阻抗是可以忽略的，簡化后的共模扼流圈共模電路拓?fù)淙缦聢D(4)所示。    

圖（4）：共模電感繞組的共模通路

為了方便共模EMI噪聲電流分析的需要，則可以將兩個(gè)繞組阻抗并聯(lián)連接，并聯(lián)后的等效電路如圖(5)所示，即共模扼流圈的高頻共模模型結(jié)構(gòu)。

圖（5）：共模等效模型

由于磁性元件的非線性特性，Lcm是隨頻率變化的參數(shù)，此高頻等效電路的模型的阻抗表達(dá)式為：

將共模扼流圈并聯(lián)連接，阻抗Zcm以及電感Lcm0測量電路如下圖所示，一般來說，Rcm取阻抗曲線Zcm諧振峰值阻抗，Lcm取低頻狀態(tài)下Lcm0，根據(jù)Zcm曲線的諧振點(diǎn)求取Ccm。

圖（6）：共模阻抗測試連接圖

將P2和P4短接，用網(wǎng)絡(luò)分析儀測量PI和P3之間的阻抗ZB及電感Leq，或者將P1和P3短接，用網(wǎng)絡(luò)分析儀測量PI和P3之間的阻抗ZB及電感Leq，測量連接方法如下圖所示。

圖（7）：差模感量測量連接圖

這種阻抗測量情況下的等效電路的簡化形式如下圖所示：

圖（8）：差模等效模型

   考慮到差模電感是由共模扼流圈的漏磁通產(chǎn)生，漏磁通磁勢主要降落在繞組周圍的空氣磁阻上，而不是降落在繞組內(nèi)部磁芯磁阻上，因而漏磁通受到共模扼流圈磁芯材料特性的影響比較小，那么可以認(rèn)為差模電感感受共模扼流圈磁芯材料特性隨頻率發(fā)生非線性變化的影響也非常小,通過電感曲線可以得到Leq ，Req為阻抗曲線ZB諧振峰值阻抗，R為共模電感的DC阻抗（一般情況下可以忽略）。

等效電路各阻抗可以表示為:

總阻抗ZB的表達(dá)式為: