共模电感工艺图_Han

一、共模电感原理在介绍共模电感之前先介绍扼流圈，扼流圈是一种用来减弱电路里面高频电流的低阻抗线圈。

为了提高其电感扼流圈通常有一软磁材料制的核心。

共模扼流圈有多个同样的线圈，电流在这些线圈里反向流，因此在扼流圈的芯里磁场抵消。

共模扼流圈常被用来压抑干扰辐射，因为这样的干扰电流在不同的线圈里反向，提高系统的EMC。

对于这样的电流共模扼流圈的电感非常高。

共模电感的电路图如图1所示。

图1共模电感电路图示共模信号和差模信号只是一个相对量，共模信号又称共模噪声或者称对地噪声，指两根线分别对地的噪声，对于开关电源的输入滤波器而言，是零线和火线分别对大地的电信号。

虽然零线和火线都没有直接和大地相连，但是零线和火线可以分别通过电路板上的寄生电容或者杂散电容又或者寄生电感等来和大地相连。

差模信号是指两根线直接的信号差值也可以称之为电视差。

假设有两个信号V1、V2共模信号就为（V1+V2）/2差模信号就为：对于V1 （V1-V2）/2；对于V2 -（V1-V2）/2共模信号特点：幅度相等、相位相同的信号。

差模信号特点：幅度相等、相位相反的信号。

如图2所示为差模信号和共模信号的示意图。

图2差模信号和共模信号示意图二、共差模噪声来源对于开关电源而言，如果整流桥后的储能滤波大电容为理想电容，即等效串联电阻为零（忽略所有电容寄生参数），则输入到电源的所有可能的差模噪声源都会被该电容完全旁路或解耦，可是大容量电容的等效串联电阻并非为零。

因此，输入电容的等效串联电阻是从差模噪声发生器看进去的阻抗Zdm的主要部分。

输入电容除了承受从电源线流入的工作电流外，还要提供开关管所需的高频脉冲电流，但无论如何，电流流经电阻必然产生压降，如电容的等效串联电阻，所以输入滤波电容两端会出现高频电压纹波，高频高压纹波就是来自于差模电流。

它基本上是一个电压源（由等效串联电阻导致的）。

理论上，整流桥导通时，该高频纹波噪声应该仅出现在整流桥输入侧。

事实上，整流桥关断时，噪声会通过整流桥二极管的寄生电容泄露。

共模滤波电感器不是电感量越大越好.要紧看你要滤除的共模干扰的频率范围,先说一下共模电感器滤波原理:共模电感器对共模干扰信号的衰减或说滤除有两个原理,一是靠感抗的阻挡作用,可是到高频电感量没有了靠的是磁心的损耗吸收作用;他们的综合成效是滤波的真实成效.固然在低频段靠的是电感量产生的感抗.一样的电感器磁心材料绕制成的电感器,随着电感量的增加,Z阻抗与频率曲线转变的趋势是随着你绕制的电感器的电感量的增加,Z 阻抗峰值电时的频率就会下降,也确实是说电感量越高所能滤除的共模干扰的频率越低,换句话说对低频共模干扰的滤除成效越好,对高频共模信号的滤除成效越差乃至不起作用.这确实是什么缘故有的滤波器利用两级滤波共模电感器的缘故一级是用低磁导率(磁导率7K以下铁氧体材料乃至能够利用1000的NiZn材料) 材料作成共模滤波电感器,滤出几十MHz或更高频段的共模干扰信号,另一级采纳高导磁材料(如磁导率10000h00的铁氧体材料或着非晶体材料)来滤除1MHz以下或几百kHz的共模干扰信号.因此第一要确认你要滤除共模干扰的频率范围然后再选择适合的滤波电感器材料.共模电感的测量与诊断电源滤波器的设计通常可从共模和差模两方面来考虑。

共模滤波器最重要的部分就是共模扼流圈，与差模扼流圈相比，共模扼流圈的一个显著优点在于它的电感值极高，而且体积又小，设计共模扼流圈时要考虑的一个重要问题是它的漏感，也就是差模电感。

通常，计算漏感的办法是假定它为共模电感的1%，实际上漏感为共模电感的 0.5% ～ 4%之间。

在设计最优性能的扼流圈时，这个误差的影响可能是不容忽视的。

漏感的重要性漏感是如何形成的呢？紧密绕制，且绕满一周的环形线圈，即使没有磁芯，其所有磁通都集中在线圈“芯”内。

但是，如果环形线圈没有绕满一周，或者绕制不紧密，那么磁通就会从芯中泄漏出来。

这种效应与线匝间的相对距离和螺旋管芯体的磁导率成正比。

共模扼流圈有两个绕组，这两个绕组被设计成使它们所流过的电流沿线圈芯传导时方向相反，从而使磁场为0。

共模电感工作原理共模电感的滤波电路，La和Lb就是共模电感线圈。

这两个线圈绕在同一铁芯上，匝数和相位都相同(绕制反向)。

这样，当电路中的正常电流流经共模电感时，电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消，此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响(和少量因漏感造成的阻尼)；当有共模电流流经线圈时，由于共模电流的同向性，会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流，达到滤波的目的。

漏感差模对理想的电感模型而言，当线圈绕完后，所有磁通都集中在线圈的中心内。

但通常情况下环形线圈不会绕满一周，或绕制不紧密，这样会引起磁通的泄漏。

共模电感有两个绕组，其间有相当共模电感大的间隙，这样就会产生磁通泄漏，并形成差模电感。

因此，共模电感一般也具有一定的差模干扰衰减能力。

在滤波器的设计中，我们也可以利用漏感。

如在普通的滤波器中，仅安装一个共模电感，利用共模电感的漏感产生适量的差模电感，起到对差模电流的抑制作用。

有时，还要人为增加共模扼流圈的漏电感，提高差模电感量，以达到更好的滤波效果。

漏感综述共模扼流圈能发挥一定的作用是由于μcm比μdm大好几个数量级的缘故，因为共模电流通常很小，可以通过使L/D保持在较低值来获得更小的μdm。

为了得到共模电感，同时又要使差模电感最小，最好是采用横截面积较大的磁芯绕制成多匝线圈。

采用较大的螺旋管磁芯，也并非一定要这样的磁芯，可在共模扼流圈内并入有效的差模电感。

因为差模磁通是远离磁芯（环形结构）的，因此可能会产生极强的辐射。

尤其是滤波器安装在PCB板上的情况下，这种辐射可以耦合到电源线，使传导发射增强。

当磁性材料被带到场内时（例如，环形磁芯放置在铁壳里），差模磁导率就可能会显著地增加，从而由于差模电流而导致磁芯的饱和。

共模电感在制作时应满足以下要求(1)绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘，以保证在瞬时过电压作用下线圈的匝间不发生击穿短路;(2)当线圈流过瞬时大电流时，磁芯不要出现饱和;(3)线圈中的磁芯应与线圈绝缘，以防止在瞬时过电压作用下两者之间发生击穿;(4)线圈应尽可能绕制单层，这样做可减小线圈的寄生电容，增强线圈对瞬时过电压的承受能力。

⾮常详细的共模电感及滤波器的设计！（转载）看点1 ⼏个简单的实例测验与分析！01 这是⼀个共模电感，如下测量，你觉得测得的电感量是多少？可能有⼀部分会答错。

下⾯来说明⼀下我们知道共模电感的绕法有两种，1 双线并绕，2 两组线圈分开绕。

我们知道共模电感的绕法有两种，1 双线并绕，2 两组线圈分开绕。

1 双线并绕2 两组线圈分开绕正确的答案应该是10mH，下图所⽰。

⼀楼所⽰的测量和如下测量⼀致。

如仍有怀疑，可找个电感测量⼀下便知。

可以理解成两个电感并联，事实上就是两个电感并联，计算结果和测量结果是⼀样的。

两种绕法有何特点？1 双线并绕有较⼩的差模电感有较⾼的耦合电容有较⼩的漏感2 两组线圈分开绕有较⼩的耦合电容有较⾼的漏感因此要根据实际应⽤情况选择绕法。

02 再看看这样测量出来的电感量是多少？为什么？有的⼈可能会回答0mH，有的⼈可能会回答20mH，有的⼈可能会回答10mH。

不过很遗憾都不是，正确的答案L=40mH。

如下图，按右⼿法则已标上电流⽅向和磁通⽅向，从图中可以看出两个线圈的磁通的⽅向是相同的，也就是说磁通是增加的不是相互抵消。

根据磁环电感量计算公式式中：N = 圈数， Ac = 截⾯积， 分母 Mpl = 磁路长度。

注意 N 有平⽅的，⼀组线圈的圈数是N， 则两组线圈的圈数是 2N，将2N代⼊到公式中分⼦有 4N2， 也就是说电感量为 4 倍。

本例则为40 mH。

03 再看看这样测量得到的电感量应该是多少？这样测得的是什么电感量？这个估计很多⼈都知道是0mH，没错，理想状态下就是 0mH。

实际共模电感总有漏感、或差模电感成份，因此按此连接测量得到的数值就是漏感或者叫差模电感。

共模电感中漏感和差模电感是⼀回事，可以称漏感也可称差模电感。

⼀般做得好点的漏感在1-2%左右。

但有时候会特意将差模电感和共模电感做在⼀起，这时候的差模电感量就按实际需要做了。

看点2 共模电感“Z”字形符号是代表什么？共模电感的这个符号应该很常见吧，但是符号中的的 “Z” ⼀样的符号该怎么读？估计很少有⼈知道。

目录1.共模电感的原理 ......................................................................................................2.EMI滤波器在开关电源中的应用 ...........................................................................3.电容电压不能突变原因 ..........................................................................................1.共模电感的原理由于EMC所面临解决问题大多是共模干扰，因此共模电感也是我们常用的有力元件之一！这里就给大家简单介绍一下共模电感的原理以及使用情况。

共模电感是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件，它由两个尺寸相同，匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上，形成一个四端器件，要对于乐享科技[键入文档标题]综合经营管理共模信号呈现出大电感具有抑制作用，而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。

原理是流过共模电流时磁环中的磁通相互叠加，从而具有相当大的电感量，对共模电流起到抑制作用，而当两线圈流过差模电流时，磁环中的磁通相互抵消，几乎没有电感量，所以差模电流可以无衰减地通过。

因此共模电感在平衡线路中能有效地抑制共模干扰信号，而对线路正常传输的差模信号无影响。

共模电感在制作时应满足以下要求：??? 1）绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘，以保证在瞬时过电压作用下线圈的匝间不发生击穿短路。

??? 2）当线圈流过瞬时大电流时，磁芯不要出现饱和。

??? 3）线圈中的磁芯应与线圈绝缘，以防止在瞬时过电压作用下两者之间发生击穿。

??? 4）线圈应尽可能绕制单层，这样做可减小线圈的寄生电容，增强线圈对瞬时过电压的而授能力。

共模电感，也叫共模扼流圈共模电感(CommonmodeChoke)，也叫共模扼流圈，常用于电脑的开关电源中过滤共模的电磁干扰信号。

在板卡设计中，共模电感也是起EMI滤波的作用，用于抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射。

共模电感实质上是一个双向滤波器：一方面要滤除信号线上共模电磁干扰，另一方面又要抑制本身不向外发出电磁干扰，避免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。

共模扼流圈（Common Mode Choke），也叫共模电感共模电感的供应商，是在一个闭合磁环磁环的供应商上对称绕制方向相反、匝数相同的线圈。

常用于过滤共模的电磁干扰，抑制高速信号线信号线的供应商产生的电磁波向外辐射发射，提高系统的EMC。

共模扼流圈原理图共模电感扼流圈是开关电源、变频器、UPS电源等设备中的一个重要部分。

其工作原理：当工作电流流过两个绕向相反线圈时，产生两个相互抵消的磁场H1、H2 ，此时工作电流主要受线圈欧姆电阻以及可忽略不计的工作频率下小漏电感的阻尼。

如果有干扰信号流过线圈时，线圈即呈现出高阻抗，产生很强的阻尼效果，达到衰减干扰信号作用。

共模扼流圈的作用共模扼流圈实质上是一个双向滤波器：一方面要滤除信号线上共模电磁干扰，另一方面又要抑制本身不向外发出电磁干扰，避免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。

共模扼流圈可以传输差模信号，直流和频率很低的共模信号都可以通过，而对于高频共模噪声则呈现很大的阻抗，可以用来抑制共模电流骚扰。

共模扼流圈的特点共模扼流圈采用铁氧体磁心，双线并绕，有着高共模噪音抑制和低差模噪声信号抑制能力，在高速信号中难以变形，体积小、使用方便，具有平衡度佳、使用方便、高品质等优点。

并且工作频段阻抗小，干扰频率阻抗大电感值稳定，热稳定性好，多种结构形式和阻抗特性可供选择。

共模扼流圈的应用1. 开关电源抑噪滤波器2. 电源线和信号线静电噪音滤波器3. 变换器和超声设备等辐射干扰抑制器。

共模电感设计共模电感设计选择共模滤波电感规格不是一件困难和令人困惑的事情。

用一个标准滤波器平面图可以用来实现一个相对简单直接的设计过程。

预设的平面模型滤波器元件参数很容易被修改，从而,达到符合设计要求。

常规共模电感线性滤波器防止过度的噪声从AC线传导到正在工作的电子设备。

通常ＡC线为防护的重点。

图示－1所示,共模滤波器与AC线之间接阻抗匹配电路，后面再接开关变换器。

共模噪声（大地为参考在两根线上同时产生的噪声大小相等方向相同)的方向是从负载流向滤波器，流向两条AC线上的共模噪声已经被充分地衰减了。

其结果是从滤波器输出到AＣ线的共模噪声经过阻抗匹配电路衰减得非常微弱了。

共模滤波器的设计本质上是设计两个相同的差分滤波器，每个分别作用于同一个磁心,两边耦合的是两个极性一致的电感。

对于一个差分输入电流(从(A)到(Ｂ)通过Ｌ１和从(B)到(A)通过L2),两电感间的磁通(大小相等方向相反)耦合为零。

任何电感通过差模信号时,两个扼流圈未能耦合。

它们作为独立的元件，只有漏感响应差模信号：这个漏感会衰减差模信号。

当电感L1和Ｌ2,通过相对于大地方向相同的完全一样的信号（共模型号）,每个扼流圈在同一个磁心上出力的是非零磁通。

对于共模信号电感作为独立的元件运行相互间产生互感:互感的作用使共模信号变弱。

第一阶滤波器最简单、最昂贵的滤波器设计是一阶滤波器。

这种类型的滤波器采用单一的电抗结构存储某一频率段的能量,使这些能量未能传递出去。

就一个低通共模滤波器来说,一个共模电感的电抗元件会被采用。

所要求扼流圈的电感量可以简单地采取负载电阻除以衰减频率（包含以上频率）的角频率。

譬如，要衰减40０0Ｈz以上的频率到50Ω的负载里面需要一个１.99mH(5０/（2π×４000) )的电感。

由此产生共模滤波器结构如图示-3：在4000Hz的衰减将是３ｄB,并以6dＢ每倍频程增加。

因为主要的电感依赖的一阶滤波器，实际变化中，扼流圈电感是必须被考虑的。

1.差模电流：在一对差分信号线上，大小相同，方向相反的一对信号，一般是电路中的工作电流，对于信号线就是信号线与信号地线之间流动的电流。

2.共模电流：在一对差分信号线上，大小相同，方向相同的一对信号(或噪音)。

在电路中，一般对地噪音一般都是以共模电流的方式传输的，所以又称为共模噪声。

抑制共模噪声的方法多种多样，除了从源头去减少共模噪声外，通常我们抑制最常用的方法就是使用共模电感来滤除共模噪声，也就是将共模噪声阻挡在目标电路外面。

也就是在线路中串联共模扼流器件。

这样做的目的是增大共模回路的阻抗，使得共模电流被扼流器所消耗和阻挡(反射)，从而抑制线路中的共模噪声。

3.共模扼流器或电感的原理若在以某种磁性材料的磁环上绕上同向的一对线圈，当交变电流通过时，因为电磁感应而在线圈中产生磁通量。

对于差模信号，产生的磁通量大小相同、方向相反，两者相互抵消，因而磁环产生的差模阻抗非常小;而对于共模信号，产生的磁通量大小和方向均相同，两者相互叠加从而使磁环产生了较大的共模阻抗。

这一特性使得共模电感对于差模信号的影响较小而对共模噪声具有很好的滤波性能。

(1)差模电流通过共模线圈，磁力线方向相反，感应磁场削弱，从如下图磁力线方向可以看出—实线箭头表示电流方向，虚线表示磁场方向(2)共模电流通过共模线圈，磁力线方向相同，感应磁场加强，从如下图磁力线方向可以看出—实线箭头表示电流方向，虚线表示磁场方向共模线圈的电感或者称为自感系数，我们知道电感是表征产生磁场的能力，对于共模线圈或者共模电感，当共模电流流过线圈时，由于磁力线方向相同，在不考虑漏感的情况下，磁通量叠加，其原理是互感，下图红色线圈产生的磁力线穿过蓝色线圈，同时蓝色线圈产生的磁力线也穿过红色线圈，彼此相互感应。

从电感的角度来看，电感量也是成倍增加，磁链代表了总磁通量，对于共模电感，当磁通量是原来的2倍时，匝数没有发生变化，电流也没没有发生变化，那么意味着电感量增加为原来的2倍，也就意味着等效磁导率变为原来的2倍。