
共模扼流圈又称共模扼流圈,常用于过滤计算机开关电源中的共模电磁干扰信号。在板卡设计中,共模扼流圈还起到了EMI滤波的作用,用来抑制高速信号线发出的电磁波。PC板上的芯片不仅是电磁干扰的对象,也是电磁干扰的来源。一般来说,我们可以把这些电磁干扰分为两类:串模干扰和共模干扰。
所谓串模干扰,是指两根导线之间的干扰;共模干扰是两个走线与PCB地之间的电势差引起的干扰。串联模式干扰电流作用于两条信号线之间,其传导方向与波形和信号电流一致;共模干扰电流作用在信号线和地线之间,干扰电流同向流过两条信号线的一半,地线作为共用回路。
如果卡产生的共模电流不经过衰减和滤波,共模干扰电流很容易通过接口数据线产生电磁辐射——,电缆中共模电流产生的共模辐射。美国FCC、国际无线电干扰特别委员会CISPR22和我国GB9254都对信息技术设备通信端口的共模传导干扰和辐射发射有相关限制。为了消除信号线上输入的干扰信号和各种感应干扰,必须合理布置滤波电路来滤除共模和串模干扰,而共模扼流圈是滤波电路的组成部分之一。
共模扼流圈本质上是一个双向滤波器:一方面要滤除信号线上的共模电磁干扰,另一方面要抑制自身发射电磁干扰,避免影响其他电子设备在相同电磁环境下的正常工作。
共模扼流圈的工作原理
共模扼流圈的滤波电路La和Lb是共模扼流圈。这两个线圈缠绕在同一个铁芯上,匝数和相位相同(缠绕方向相反)。这样,当电路中的正常电流流过共模扼流圈时,电流在同相缠绕的电感线圈中产生反向磁场,相互抵消。此时,正常的信号电流主要受线圈电阻的影响。当线圈中有共模电流流过时,由于共模电流的方向相同,会在线圈中产生同方向的磁场,增加线圈的电感,使线圈呈现高阻抗,产生很强的阻尼作用,从而衰减共模电流,达到滤波的目的。
实际上,如果这个滤波电路的一端接干扰源,另一端接被干扰设备,La和C1,Lb和C2会组成两组低通滤波器,可以将线路上的共模EMI信号控制在很低的水平。该电路既能抑制外部EMI信号的进入,又能衰减线路本身工作时产生的EMI信号,能有效降低EMI干扰强度。国内生产的一款小型共模扼流圈,采用高频噪声抑制措施和共模扼流圈结构,信号不衰减,体积小,使用方便,平衡性好,使用方便,质量高。广泛用于双平衡调音器、多频变压器、阻抗变压器、平衡和不平衡转换变压器等。
共模扼流圈在源电路中的作用
电感作为磁性元件的重要组成部分,广泛应用于电力电子电路中。尤其是在电源电路中是不可缺少的一部分。例如工业控制设备中的电磁继电器和电力系统中的电功率表。开关电源设备输入输出端的滤波器,电视接收发射端的调谐器等。都离不开电感。电感在电子电路中的主要作用有:储能、滤波、扼流圈、谐振等。在电源电路中,由于电路处理的是
正是因为功率电感不同于小信号处理电感,因为开关电源的拓扑结构在设计上不同,设计方法也有各自的要求,这就造成了设计的难度。目前,电源电路中的电感主要用于滤波、储能、能量传递和功率因数校正。感应器设计涵盖电磁理论、磁性材料、安全法规等多个方面。设计师需要对工作条件和相关参数要求有清晰的认识,才能做出最合理的设计。
共模扼流圈的设计思想
在设计共模扼流圈之前,我们应该首先检查线圈必须符合以下原则:
一、在正常工作条件下,磁芯不会因通电的电源电流而饱和。
二、应对高频干扰信号有足够大的阻抗和一定的带宽,对工作频率的信号电流有最小的阻抗。
三、电感的温度系数要小,分布电容要小。
四、 DC电阻应尽可能小。
五、电感要尽量大,电感值要稳定。
六、绕组之间的绝缘应满足安全要求。
由于国家EMI相关规范不完善,一些厂商为了节省材料,钻了这个空子,在整体抗EMI性能上节省材料降低成本,包括省略共模扼流圈。这样的直接后果就是主板的抗EMI性能极低;但对于那些整体设计优秀,材料不缩水的主板,即使没有共模扼流圈,其整体抗EMI性能仍能满足相关要求,这样的产品还是合格的。所以单纯以是否有共模扼流圈来判断主板的优劣是不合适的。
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