共模電感基礎知識

圖（1）：共模電感

共模電感（Common Mode Choke）也叫共模扼流圈，是一個以鐵氧體、非晶體為磁芯的共模干擾抑制器件。它有兩個尺寸相同、匝數相同的線圈對稱的繞制在磁芯上，形成的四端口器件。

理想的共模電感只對共模干擾有抑制作用，對差模信號無衰減和抑制作用，而實際上由于線圈繞制的不完全對稱會導致差模漏感的產生，使得共模電感可以對差模信號有一定的抑制作用。

由于共模扼流圈能夠在結構很小的磁芯上實現非常大的共模電感值而廣泛的應用于EMI濾波器中，它對抑制傳導EMI噪聲具有非常重要的作用，共模電感被廣泛應用于開關電源輸入L、N線和高速差分信號的共模干擾抑制。

圖（2）：差模電流流入共模電感工作原理    

當差模電流流過兩個匝數相同、繞制方式相同的兩個線圈時，產生相互抵消的磁場，差模電流主要受到線圈本身電阻的影響，所以差模信號可以無衰減的通過。

圖（3）：共模電流流入共模電感工作原理

共模電流流入線圈時，由于共模電流的同向性，會在線圈內產生同向的磁場而增大線圈的感抗，使線圈表現為高阻抗，產生較高的共模噪聲阻尼效果，以此衰減共模電流達到濾波的目的。

共模感量測試方法

共模扼流圈的兩個繞組完全對稱和繞組銅損對應的阻抗R。的值相對總的共模通路阻抗是可以忽略的，簡化后的共模扼流圈共模電路拓撲如下圖(4)所示。    

圖（4）：共模電感繞組的共模通路

為了方便共模EMI噪聲電流分析的需要，則可以將兩個繞組阻抗并聯連接，并聯后的等效電路如圖(5)所示，即共模扼流圈的高頻共模模型結構。

圖（5）：共模等效模型

由于磁性元件的非線性特性，Lcm是隨頻率變化的參數，此高頻等效電路的模型的阻抗表達式為：

將共模扼流圈并聯連接，阻抗Zcm以及電感Lcm0測量電路如下圖所示，一般來說，Rcm取阻抗曲線Zcm諧振峰值阻抗，Lcm取低頻狀態下Lcm0，根據Zcm曲線的諧振點求取Ccm。

圖（6）：共模阻抗測試連接圖

將P2和P4短接，用網絡分析儀測量PI和P3之間的阻抗ZB及電感Leq，或者將P1和P3短接，用網絡分析儀測量PI和P3之間的阻抗ZB及電感Leq，測量連接方法如下圖所示。

圖（7）：差模感量測量連接圖

這種阻抗測量情況下的等效電路的簡化形式如下圖所示：

圖（8）：差模等效模型

   考慮到差模電感是由共模扼流圈的漏磁通產生，漏磁通磁勢主要降落在繞組周圍的空氣磁阻上，而不是降落在繞組內部磁芯磁阻上，因而漏磁通受到共模扼流圈磁芯材料特性的影響比較小，那么可以認為差模電感感受共模扼流圈磁芯材料特性隨頻率發生非線性變化的影響也非常小,通過電感曲線可以得到Leq ，Req為阻抗曲線ZB諧振峰值阻抗，R為共模電感的DC阻抗（一般情況下可以忽略）。

等效電路各阻抗可以表示為:

總阻抗ZB的表達式為: