一文看懂共模电感的原理、作用和使用示例

一文看懂共模电感的原理、作用和使用示例

共模电感在电子设备中扮演着重要的角色，特别是在电磁兼容（EMC）设计中。本文将详细介绍共模电感的原理、作用以及实际应用，帮助读者更好地理解这一关键组件。

共模电感的基本概念

共模电感（Common mode Choke），也叫共模扼流圈，是一种以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件。它由两个尺寸相同、匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上，形成一个四端器件。这种设计使得共模电感能够有效地抑制共模信号，而对差模信号的影响则很小。

其工作原理如下：当共模电流流过线圈时，产生的磁通相互叠加，形成较大的电感量，从而抑制共模电流；而当差模电流流过时，产生的磁通相互抵消，几乎不产生电感量，因此差模电流可以无衰减地通过。这种特性使得共模电感能够在平衡线路中有效抑制共模干扰信号，同时不影响正常传输的差模信号。

性能特点

共模电感具有以下显著性能特点：

• 极高的初始导磁率：在地磁场下具有大的阻抗和插入损耗，对干扰具有极好的抑制作用。
• 宽频带无共振特性：在较宽的频率范围内呈现出无共振插入损耗特性。
• 高饱和磁感应强度：比铁氧体高2-3倍，在强电流干扰场合不易饱和。
• 卓越的温度稳定性：较高的居里温度，性能变化率明显低于铁氧体，且变化接近线性。
• 灵活的频率特性：可以通过调整工艺获得所需的频率特性，满足不同波段的滤波要求。

工作原理详解

根据右手螺旋定理，当差模电流流过共模电感线圈时，产生两个相互抵消的磁场；而当共模电流流过时，则产生两个相互增强的磁场，使整个线圈阻抗变高，从而衰减共模电流。

制作方法

共模电感的制作方法主要有两种：

1. 双芯并绕（Bifilar）：这种绕制方式对称性高，差模阻抗相对较小。
   

2. 分组绕制（Sectional）：这种绕制方式对称性较低，但差模阻抗相对较大。
   

应用范围

共模电感主要应用于以下场景：

• 电网共模干扰滤除
• 电子设备和电子仪器电源抗冲击干扰设计
• 通信电路中的干扰抑制

在通信电路中，共模电感可以用于CAN总线和RS485总线等系统中。以下是具体的使用示例：

CAN总线使用原理图

RS485总线使用原理图

通过以上介绍，我们可以看到共模电感在现代电子设备中具有广泛的应用前景，特别是在需要严格控制电磁干扰的场合。掌握共模电感的工作原理和使用方法，对于电子工程师来说至关重要。