本文主要分析电感及共模电感对EMC的影响以及一些常用的电路

 

1、概述:

 

电感也常用来控制EMI，只是相对于电阻和电容来说，其应用相对比较少｡

 

随着频率的增加, 电感的感抗也线性增加｡ 电感的感抗计算公式如下：

 

XL =2πfL 

 

例如, 理想的10mH电感在10kHz时的感抗是628Ω, 在100MHz时, 增加为6.2MΩ, 看起来像开路｡ 

 

所以100MHz以上的信号, 信号质量可想而知。

 

就像电容一样, 电感的绕线间的寄生电容限制了其应用频率, 使其应用频率不会无限高｡ 

 

电感的高频等效电路如下所示：

由图中我们可以看出，电感等效为一个并联寄生电容、一个串联电阻。

 

Cs：主要是由线圈匝数之间的寄生电容组成。

 

RS：主要是绕线电阻组成。

 

下图为某品牌系列电感的频率特性曲线：

从图中可以看出，电感在谐振点的阻抗最高，低于谐振点，表现为感性，高于谐振点表现为容性，和电容相反。

 

所以我们在利用电感的电感特性的时候一定要在小于其谐振频率的条件下使用，否则将会减弱其应有的功能。

 

另外电感也有其电流特性，如下图所示：

从图上可以看出，电感值会随着电流的增大而降低， 根据电感的这种特性，我们在设计时要留有足够的裕量。

 

电感通常用于滤波､ 振荡、储能｡

 

共模电感 (Common Mode Choke) 也称为共模扼流圈｡ 

 

为什么共模电感能防共模EMI? 要弄清楚这点, 需要从共模电感的结构开始分析：

 

图4.1 是共模电感的原理图及磁场分布图：

图中La 和Lb 是共模电感两个线圈｡

 

这两个线圈绕在同一铁芯上, 匝数和相位都相同 (绕制反向)｡

 

这样, 当电路中的正常电流流经共模电感时, 电流因在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消｡

 

此时, 正常信号电流主要受线圈电阻 (和少量因漏感造成的阻尼) 的影响｡

 

当有共模电流流经线圈时, 由于共模电流的同向性, 会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗, 使线圈表现为高阻抗, 产生较强的阻尼效果, 以此衰减共模电流, 达到滤波的目的｡

 

事实上, 将这个共模电感一端接干扰源, 另一端接被干扰设备, 并通常与电容一起使用, 构成低通滤波器, 可以使线路上的共模EMI信号被控制在很低的电平上｡

这就是电源滤波器常用的电路形式。

 

该电路既可以抑制外部的EMI信号传入, 又可以衰减线路自身工作时产生的EMI信号, 能有效地降低 EMI 的强度｡ 

 

对理想的电感模型而言, 当线圈绕完后, 所有磁通都集中在线圈的中心｡ 

 

但在通常情况下, 环形线圈不会绕满一周或绕制不紧密, 这样会引起磁通的泄漏｡ 

 

共模电感有两个绕组, 其间有相当大的间隙, 这样就会产生磁通泄漏, 并形成差模电感｡ 

 

因此, 共模电感一般也具有一定的差模干扰衰减能力｡ 在滤波器的设计中, 漏感是可以被利用的｡

 

如在普通的滤波器中仅安装一个共模电感, 则利用共模电感的漏感产生适量的差模电感, 可起到对差模电流的抑制作用｡

 

 有时, 还要人为增加共模扼流圈的漏电感, 以提高差模的电感量, 达到更好的滤波效果｡

 

我们将根据电感及共模电感的这些特性来设计合适的电路。

 

下面我们主要举一些电感及共模电感常用例子。

 

2、电路分享：

 

电感及共模电感在EMC范畴中通常会用作滤波､ 谐振、储能、去除共模干扰等。

 

电路一：滤波

 

如下所示为锁相环时钟电源的滤波电路：

 

电路二：振荡

 

以下是一个E类功放，L4和其串并联的电容形成LC振荡电路。

 

案例三：储能

 

如下图所示的DCDC电路，L属于储能元件，间接起到稳定电流的作用。

 

电路四：去除共模干扰

 

如下为某隔离电源推荐的滤波电路

来源：电子工程师之家

关键词： EMC