一、共模電感原理概述

共模電感是一種特殊的電子元件，它的主要作用是抑制共模噪聲，對差模信號無影響。這種特殊的特性使得共模電感在許多電子設備中，如電源供應器、數據通信設備等，都有著廣泛的應用。理解共模電感的工作原理，首先要明白什么是共模噪聲。

共模噪聲是在不平衡電路中產生的，它的大小與地電位無關。共模電感就是通過感抗來抑制這種噪聲，使得電路可以更穩(wěn)定地工作。

二、共模電感原理圖解析

共模電感的原理圖主要包括三個部分：線圈部分、磁芯部分以及磁芯與線圈的耦合部分。

1. 線圈部分：線圈通常由銅線或者鋁線繞制而成，根據所需的電感量和頻率，線圈的匝數和線徑都有相應的設計規(guī)則。

2. 磁芯部分：磁芯是用來增強線圈的磁場，通常選用高磁導率的材料，如鐵氧體。

3. 磁芯與線圈的耦合部分：這部分的作用是增強線圈和磁芯之間的耦合，從而提高電感的感抗。

在共模電感的原理圖中，我們需要注意幾個關鍵的設計參數，如線圈的匝數、線徑、磁芯的材料和尺寸等。這些參數都會直接影響到電感的性能，如感抗、品質因數等。

三、共模電感在電路中的應用

共模電感在電路中的主要作用是抑制共模噪聲。通過與電容器的組合使用，可以構成一個低通濾波器，有效地抑制共模噪聲，同時對差模信號無影響。此外，共模電感還能用于信號耦合、DC/DC轉換等電路設計中。

四、總結

通過對共模電感的原理圖解析，我們可以深入理解其工作機制和設計方法。在實際應用中，我們需要根據電路的需求，選擇合適的共模電感，并合理地設計其在電路中的位置，以達到最佳的噪聲抑制效果。同時，我們也需要關注共模電感在使用過程中可能遇到的問題，如溫升問題、漏感問題等，以便在實際應用中更好地利用共模電感的特性。

以上就是對共模電感原理圖的詳細解析。希望通過這篇文章，讀者能更好地理解和掌握共模電感的工作原理和應用方法。

電磁干擾濾波器的構造原理及應用

1.1、構造原理

電源噪聲是電磁干擾的一種，其傳導噪聲的頻譜大致為10kHz~30MHz，最高可達150MHz。根據傳播方向的不同，電源噪聲可分為兩大類：一類是從電源進線引入的外界干擾，另一類是由電子設備產生并經電源線傳導出去的噪聲。這表明噪聲屬于雙向干擾信號，電子設備既是噪聲干擾的對象，又是一個噪聲源。若從形成特點看，噪聲干擾分串模干擾與共模干擾兩種。串模干擾是兩條電源線之間(簡稱線對線)的噪聲，共模干擾則是兩條電源線對大地(簡稱線對地)的噪聲。因此，電磁干擾濾波器應符合電磁兼容性(EMC)的要求，也必須是雙向射頻濾波器，一方面要濾除從交流電源線上引入的外部電磁干擾，另一方面還能避免本身設備向外部發(fā)出噪聲干擾，以免影響同一電磁環(huán)境下其他電子設備的正常工作。此外，電磁干擾濾波器應對串模、共模干擾都起到抑制作用。

1.2、基本電路及典型應用

電磁干擾濾波器的基本電路如圖1所示：

該五端器件有兩個輸入端、兩個輸出端和一個接地端，使用時外殼應接通大地。電路中包括共模扼流圈(亦稱共模電感)L、濾波電容C1~C4。L對串模干擾不起作用，但當出現共模干擾時，由于兩個線圈的磁通方向相同，經過耦合后總電感量迅速增大，因此對共模信號呈現很大的感抗，使之不易通過，故稱作共模扼流圈。它的兩個線圈分別繞在低損耗、高導磁率的鐵氧體磁環(huán)上，當有電流通過時，兩個線圈上的磁場就會互相加強。L的電感量與EMI濾波器的額定電流I有關，參見表1。

需要指出，當額定電流較大時，共模扼流圈的線徑也要相應增大，以便能承受較大的電流。此外，適當增加電感量，可改善低頻衰減特性。C1和C2采用薄膜電容器，容量范圍大致是0.01Μf~0.47μF，主要用來濾除串模干擾。C3和C4跨接在輸出端，并將電容器的中點接地，能有效地抑制共模干擾。C3和C4亦可并聯在輸入端，仍選用陶瓷電容，容量范圍是2200Pf~0.1μF。為減小漏電流，電容量不得超過0.1μF，并且電容器中點應與大地接通。C1~C4的耐壓值均為630VDC或250VAC。圖2示出一種兩級復合式EMI濾波器的內部電路，由于采用兩級(亦稱兩節(jié))濾波，因此濾除噪聲的效果更佳。針對某些用戶現場存在重復頻率為幾千赫茲的快速瞬態(tài)群脈沖干擾的問題，國內外還開發(fā)出群脈沖濾波器(亦稱群脈沖對抗器)，能對上述干擾起到抑制作用。

2、EMI濾波器在開關電源中的應用

為減小體積、降低成本，單片開關電源一般采用簡易式單級EMI濾波器，典型電路如圖3所示

圖(a)與圖(b)中的電容器C能濾除串模干擾，區(qū)別僅是圖(a)將C接在輸入端， 圖(b)則接到輸出端。圖(c)、(d)所示電路較復雜，抑制干擾的效果更佳。圖(c)中的L、C1和C2用來濾除共模干擾，C3和C4濾除串模干擾。R為泄放電阻，可將C3上積累的電荷泄放掉，避免因電荷積累而影響濾波特性;斷電后還能使電源的進線端L、N不帶電，保證使用的安全性。圖(d)則是把共模干擾濾波電容C3和C4接在輸出端。

EMI濾波器能有效抑制單片開關電源的電磁干擾。圖4中曲線a為不加EMI濾波器時開關電源上0.15MHz~30MHz傳導噪聲的波形(即電磁干擾峰值包絡線)。曲線b是插入如圖3(d)所示EMI濾波器后的波形，能將電磁干擾衰減50dBμV~70dBμV。顯然，這種EMI濾波器的效果更佳。

3、EMI濾波器的技術參數及測試方法

3.1、主要技術參數

EMI濾波器的主要技術參數有：額定電壓、額定電流、漏電流、測試電壓、絕緣電阻、直流電阻、使用溫度范圍、工作溫升Tr、插入損耗AdB、外形尺寸、重量等。上述參數中最重要的是插入損耗(亦稱插入衰減)，它是評價電磁干擾濾波器性能優(yōu)劣的主要指標。插入損耗(AdB)是頻率的函數，用dB表示。設電磁干擾濾波器插入前后傳輸到負載上的噪聲功率分別為P1、P2，有公式：

AdB=10lg P1/P2　(1)

假定負載阻抗在插入前后始終保持不變，則P1=V12/Z，P2=V22/Z。式中V1是噪聲源直接加到負載上的電壓，V2是在噪聲源與負載之間插入電磁干擾濾波器后負載上的噪聲電壓，且V2<

AdB=20lg (2)

插入損耗用分貝(dB)表示，分貝值愈大，說明抑制噪聲干擾的能力愈強。鑒于理論計算比較煩瑣且誤差較大，通常是由生產廠家進行實際測量，根據噪聲頻譜逐點測出所對應的插入損耗，然后繪出典型的插入損耗曲線，提供給用戶。

圖5給出一條典型曲線。由圖可見，該產品可將1MHz~30MHz的噪聲電壓衰減65dB。計算EMI濾波器對地漏電流的公式為

ILD=2πfCVC(3)

式中，ILD為漏電流，f是電網頻率。以圖1為例，f=50Hz，C=C3+C4=4400pF，VC是C3、C4上的壓降，亦即輸出端的對地電壓，可取VC≈220V/2=110V。由(3)式不難算出，此時漏電流ILD=0.15mA。C3和C4若選4700pF，則C=4700pFX2=9400pF，ILD=0.32mA。顯然，漏電流與C成正比。對漏電流的要求是愈小愈好，這樣安全性高，一般應為幾百微安至幾毫安。在電子醫(yī)療設備中對漏電流的要求更為嚴格。

需要指出，額定電流還與環(huán)境溫度TA有關。例如國外有的生產廠家給出下述經驗公式：

I=I1(4)

式中，I1是40°C時的額定電流。舉例說明，當TA=50℃時，I=0.88I1;而當TA=25℃時，I=1.1511。這表明，額定電流值隨溫度的降低而增大，這是由于散熱條件改善的緣故。

3.2、測量插入損耗的方法

測量插入損耗的電路如圖6所示。

e是噪聲信號發(fā)生器，Zi是信號源的內部阻抗，ZL是負載阻抗，一般取50Ω。噪聲頻率范圍可選10kHz~30MHz。首先要在不同頻率下分別測出插入前后負載上的噪聲壓降V1、V2，再代入(2)式中計算出每個頻率點的AdB值，最后繪出插入損耗曲線。需要指出，上述測試方法比較煩瑣，每次都要拆裝EMI濾波器。為此可用電子開關對兩種測試電路進行快速切換。