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共模电感和差模电感特点介绍

发布时间:2020-11-30 15:15:07

  在搞清楚共模电感和差模电感的区别之前,首先要搞清楚什么是共模电流和差模电流。


  差模电流:在一对差分信号线上,一对大小相同、方向相反的信号一般是电路中的工作电流,信号线是在信号线和信号地之间流动的电流。


  共模电流:差分信号线上一对幅度和方向相同的信号(或噪声)的电流。在电路中,接地噪声通常以共模电流的形式传播,因此也称为共模噪声。


  除了从源头上消除共模噪声外,抑制共模噪声的方法有很多,但常用的抑制方法是通过共模电感来滤除共模噪声,即保持共模噪声在目标电路之外。即在线串联共模电感装置。其原理是增加共模环路的阻抗,使共模电流被扼流圈消耗并阻断(反射),从而抑制线路上的共模噪声。


  共模扼流圈和电感器的原理


  如果在一对方向相同的磁环周围使用磁性材料,当交流电通过时,由于电磁感应,线圈中将产生磁通量。由于差模信号产生的磁通量大小相同,方向相反,相互抵消,所以磁环产生的差模阻抗很小;但由于共模信号产生的磁通量大小和方向相同,相互叠加,所以磁环产生的共模阻抗非常大。这一特性使得共模扼流圈对差模信号影响很小,对共模噪声有很好的滤波效果。


  差模电流通过共模线圈,磁力线方向相反,感应磁场减弱。磁力线的方向可以从下图看出,实线箭头表示电流方向,虚线表示磁场方向。


  当共模电流通过共模线圈时,磁力线方向一致,感应磁场增强。从下图可以看出,磁力线的方向如下:实线箭头表示电流的方向,虚线表示磁场的方向。


  众所周知,共模线圈的电感或自感系数表示产生磁场的能力。对于共模线圈或共模扼流圈,当共模电流流过线圈时,由于磁通量方向相同,磁通量叠加,其原理是互感。下图中红色线圈产生的磁通量通过蓝色线圈,蓝色线圈产生的磁通量通过红色线圈,产生互感。


  就电感而言,电感相乘,磁链代表总磁通。就共模电感而言,当磁通量是原磁通量的两倍时,匝数不变,电流不变,这意味着电感增加了两倍,等效磁导率也增加了两倍。


  为什么等效磁导加倍?根据下面的电感公式,由于匝数n不变,磁路和磁芯的截面积由磁芯的物理尺寸决定,所以是不变的,但是磁导率u翻倍,所以可以产生更多的磁通量。


  因此,当共模电流通过共模电感时,它工作在互感模式,在互感模式下,等效电感被消耗得更多,所以共模电感的阻抗会成倍增加,从而对共模信号有很好的滤波效果,即阻挡大阻抗的共模信号,防止其通过共模电感,即不把这个信号传递到电路的下一层,比如电感产生的感抗ZL。


  要区分共模扼流圈和差模电感,最重要的是有几个绕组,两个绕组的共模扼流圈和一个绕组的差模电感。

共模电感和差模电感特点介绍.jpg

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