EMC整改中，共模电感的使用原理

硬件笔记本 2022-09-15 07:30 1551浏览 0评论 0点赞

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区别于常见的电感有四个导线称之为共模电感。

▎抑制共模噪声

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。即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。

▎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。

通俗的总结：

因为楞次定律（Lenz's law），共模电感这种连接下，两条线互感形成的磁通是同一方向。交变电流形成的磁场与磁铁的固有磁场形成对抗，相互抑制，才能实现滤波功能。

1) 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

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，电流也没有发生变化，此时电感量增加为原来的2倍，意味着等效磁导率变为原来的2倍。

等效磁导率何以增加一倍，从下面的电感公式来看，由于匝数N不改变、磁路和磁芯截面积由磁芯的物理尺寸决定，因此也没有改变，唯一就是磁导率u增加了一倍，因而可以产生更多的磁通量。

所以，共模电感在共模电流通过时，工作在互感模式下。

在互感的作用下，等效电感量被成倍增加，共模感抗也会成倍增加，因而对共模信号有良好的滤波作用，也就是将共模信号用大阻抗阻挡，不让其通过共模电感，即不让此信号传输到电路的下一级，如下是电感产生的感抗ZL。

ZL= ωL = 2πfL ，ZL 就是感抗，单位为欧姆，ω 是交流发电机运转的角速度，单位为弧度/秒，f 是频率，单位为赫兹，L 是线圈电感，单位为亨利。

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