在電子電路中，電磁干擾按電流流動(dòng)模式可分為共模干擾與差模干擾。共模干擾是指兩條信號(hào)線上的干擾電流以相同方向同時(shí)流動(dòng)，并通過地線形成回路，其本質(zhì)是信號(hào)線與地線之間的電位差波動(dòng)。例如，當(dāng)開關(guān)電源的功率器件開關(guān)動(dòng)作時(shí)，產(chǎn)生的高頻噪聲會(huì)以共模電流的形式通過電源線向大地輻射。而差模干擾則是兩條信號(hào)線上的干擾電流方向相反，僅在兩條信號(hào)線之間流動(dòng)，相當(dāng)于信號(hào)線之間的電壓波動(dòng)，常見于數(shù)據(jù)線傳輸過程中因外界電磁耦合產(chǎn)生的信號(hào)畸變。

共模電感的設(shè)計(jì)巧妙利用了電磁感應(yīng)原理。其核心結(jié)構(gòu)是在同一磁芯上繞制兩個(gè)匝數(shù)相同、繞向一致的線圈，當(dāng)共模電流流過時(shí)，兩個(gè)線圈在磁芯中產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同，磁通量相互疊加，從而產(chǎn)生較大的電感量來抑制共模電流;而對(duì)于差模電流，兩個(gè)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反，磁通量相互抵消，電感量極小，幾乎不影響正常信號(hào)傳輸。差模電感則通常是一個(gè)單獨(dú)的線圈，當(dāng)差模電流通過時(shí)，線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)會(huì)阻礙電流的變化，從而抑制差模干擾，但對(duì)共模電流的抑制效果甚微。

共模電感對(duì)磁芯材料的要求較為特殊，需要在高頻段具有高磁導(dǎo)率和低損耗特性。鐵氧體材料因其在高頻下磁導(dǎo)率穩(wěn)定、損耗小，成為共模電感磁芯的首選，如鎳鋅(Ni - Zn)鐵氧體適用于數(shù)百兆赫茲的高頻場(chǎng)景，錳鋅(Mn - Zn)鐵氧體則在幾十兆赫茲范圍內(nèi)表現(xiàn)更佳。差模電感的磁芯材料選擇相對(duì)靈活，除鐵氧體外，鐵粉芯、硅鋼片等也可根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景選用。例如，在大電流低頻場(chǎng)景中，硅鋼片磁芯因其飽和磁通密度高的特點(diǎn)而被廣泛使用。

共模電感的兩個(gè)線圈匝數(shù)必須嚴(yán)格相等，否則會(huì)導(dǎo)致差模電感量增加，影響正常信號(hào)傳輸。匝數(shù)的多少直接影響共模電感量的大小，通常根據(jù)需要抑制的共模噪聲頻率范圍來確定，高頻噪聲需要較多的匝數(shù)以獲得足夠的電感量。而差模電感的匝數(shù)設(shè)計(jì)則需兼顧電感量和電流承載能力，匝數(shù)越多電感量越大，但線阻也會(huì)增加，可能導(dǎo)致發(fā)熱問題。線徑的選擇則主要取決于通過的電流大小，大電流場(chǎng)景下需選用較粗的導(dǎo)線以降低銅損。

共模電感的頻率特性曲線呈現(xiàn)出典型的帶阻特性，在特定頻率范圍內(nèi)電感量較大，對(duì)共模噪聲的抑制效果顯著。通過網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)頻率超過磁芯材料的截止頻率時(shí)，電感量會(huì)迅速下降，抑制效果減弱。差模電感的頻率特性則更接近一個(gè)理想電感，其電感量在低頻段較為穩(wěn)定，隨著頻率升高，由于分布電容的影響，會(huì)出現(xiàn)自諧振現(xiàn)象，超過諧振頻率后電感量開始下降，抑制效果變差。

在開關(guān)電源的 EMI 濾波電路中，共模電感與差模電感常常配合使用，形成 “共模 + 差?！? 的復(fù)合濾波結(jié)構(gòu)。共模電感主要抑制電源線上的共模噪聲，防止其向外界輻射或引入外界干擾;差模電感則用于抑制電源內(nèi)部產(chǎn)生的差模噪聲，改善輸出電壓的紋波特性。而在電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中，差模電感則常用于抑制電機(jī)換向時(shí)產(chǎn)生的差模尖峰電壓，保護(hù)驅(qū)動(dòng)芯片。

許多工程師在設(shè)計(jì) EMI 濾波電路時(shí)，容易忽視共模電感與差模電感的頻率適用范圍。例如，將用于低頻場(chǎng)景的共模電感應(yīng)用于高頻噪聲抑制，由于高頻下電感量急劇下降，導(dǎo)致濾波效果不佳。解決這一問題的關(guān)鍵是在選型前準(zhǔn)確測(cè)量噪聲的頻率分布，根據(jù)噪聲頻率范圍選擇合適磁芯材料和匝數(shù)的電感。此外，差模電感的電流承載能力不足也會(huì)導(dǎo)致過熱燒毀，設(shè)計(jì)時(shí)需預(yù)留 30% 以上的電流裕量。

共模電感的兩個(gè)線圈在安裝時(shí)應(yīng)盡量保持對(duì)稱，避免因磁場(chǎng)耦合不均勻而產(chǎn)生額外的差模電感。同時(shí)，共模電感應(yīng)靠近噪聲源安裝，以縮短噪聲電流的路徑，提高抑制效果。差模電感的安裝則需注意遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場(chǎng)干擾源，防止其電感量因外界磁場(chǎng)影響而發(fā)生變化。在 PCB 布局中，電感的引腳走線應(yīng)盡量短而粗，減少寄生電感和電阻的影響。

隨著電子設(shè)備向高頻化、小型化方向發(fā)展，共模電感與差模電感也面臨著新的技術(shù)挑戰(zhàn)。一方面，需要開發(fā)更高磁導(dǎo)率、更低損耗的新型磁芯材料，以滿足高頻段的電磁干擾抑制需求;另一方面，在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更高的電感量和更好的濾波性能，也對(duì)電感的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝提出了更高要求。例如，采用新型的繞線技術(shù)和封裝形式，以減小電感的體積和寄生參數(shù)。