共模电感的设计
非常详细的共模电感及滤波器的设计!(转载)精选全文完整版
⾮常详细的共模电感及滤波器的设计！（转载）看点1 ⼏个简单的实例测验与分析！01 这是⼀个共模电感，如下测量，你觉得测得的电感量是多少？可能有⼀部分会答错。
下⾯来说明⼀下我们知道共模电感的绕法有两种，1 双线并绕，2 两组线圈分开绕。
我们知道共模电感的绕法有两种，1 双线并绕，2 两组线圈分开绕。
1 双线并绕2 两组线圈分开绕正确的答案应该是10mH，下图所⽰。
⼀楼所⽰的测量和如下测量⼀致。
如仍有怀疑，可找个电感测量⼀下便知。
可以理解成两个电感并联，事实上就是两个电感并联，计算结果和测量结果是⼀样的。
两种绕法有何特点？1 双线并绕有较⼩的差模电感有较⾼的耦合电容有较⼩的漏感2 两组线圈分开绕有较⼩的耦合电容有较⾼的漏感因此要根据实际应⽤情况选择绕法。
02 再看看这样测量出来的电感量是多少？为什么？有的⼈可能会回答0mH，有的⼈可能会回答20mH，有的⼈可能会回答10mH。
不过很遗憾都不是，正确的答案L=40mH。
如下图，按右⼿法则已标上电流⽅向和磁通⽅向，从图中可以看出两个线圈的磁通的⽅向是相同的，也就是说磁通是增加的不是相互抵消。
根据磁环电感量计算公式式中：N = 圈数， Ac = 截⾯积， 分母 Mpl = 磁路长度。
注意 N 有平⽅的，⼀组线圈的圈数是N， 则两组线圈的圈数是 2N，将2N代⼊到公式中分⼦有 4N2， 也就是说电感量为 4 倍。
本例则为40 mH。
03 再看看这样测量得到的电感量应该是多少？这样测得的是什么电感量？这个估计很多⼈都知道是0mH，没错，理想状态下就是 0mH。
实际共模电感总有漏感、或差模电感成份，因此按此连接测量得到的数值就是漏感或者叫差模电感。
共模电感中漏感和差模电感是⼀回事，可以称漏感也可称差模电感。
⼀般做得好点的漏感在1-2%左右。
但有时候会特意将差模电感和共模电感做在⼀起，这时候的差模电感量就按实际需要做了。
看点2 共模电感“Z”字形符号是代表什么？共模电感的这个符号应该很常见吧，但是符号中的的 “Z” ⼀样的符号该怎么读？估计很少有⼈知道。
共模电感设计共模电感设计方案共模电感设计案例
共模电感设计共模电感设计方案共模电感设计案例共模电感设计是指在电路中采用共模电感来抑制共模噪声、提高信号品质和抗干扰能力的一种方法。
共模电感是一种特殊的电感元件，它在电路中起到滤波、隔离和阻抗匹配的作用。
本文将介绍几种常见的共模电感设计方案，并给出一些实际的共模电感设计案例。
1.单线圈共模电感设计方案：单线圈共模电感是一种简单的共模滤波器，它由一根绕线构成。
该共模电感一端接地，另一端与共模信号相连接。
单线圈共模电感的阻抗主要与其电感值和频率有关。
在设计时，可以选择合适的电感值和线圈长度，使其产生滤波效果，抑制共模噪声。
2.磁组件共模电感设计方案：磁组件共模电感由多个线圈和铁芯组成。
铁芯的存在可以增加线圈的感应效果，提高共模电感的阻抗。
在设计时，可以根据需要选择合适的铁芯材料、线圈匝数和电感值，以满足共模滤波的需求。
3.三相共模电感设计方案：三相共模电感适用于三相电路中的共模抑制。
三相电路中，共模电感一般由三个线圈组成，每个线圈对应一个相位。
通过适当的线圈匝数和电感值的选择，可以实现对三相共模信号的滤波和抑制。
案例1：手机通信模块共模电感设计手机通信模块中，常常存在大量的共模噪声。
为了提高通信质量，需要设计合适的共模电感来滤除这些噪声。
设计方案：采用单线圈共模电感，电感值选择5μH，线圈匝数为100匝。
根据手机通信频率范围，选择合适的线径和绕线长度。
通过电磁场仿真和实际测试，验证共模电感的滤波效果，得到满意的结果。
案例2：工业控制系统中的共模电感设计工业控制系统中，电机和传感器的共模噪声较大，容易影响系统的稳定性和准确度。
为了解决这个问题，需要设计合适的共模电感。
设计方案：采用磁组件共模电感，由多个线圈和铁芯组成。
根据系统要求和噪声特点，选择合适的铁芯材料和线圈匝数。
通过电磁场仿真和实际测试，得到满意的共模滤波效果。
共模电感的设计实例讲解
共模电感的设计实例讲解很多设计师对于共模电感的设计大多有一种感觉，那就是总觉得共模电感的设计看起来十分简单，但实际操作起来上，又有点复杂。
的确共模电感的设计要考虑温度及应力等等因素。
下面我就对于共模电感的设计过程与案例结合起来简单讲讲一、设计过程：① 选择磁芯材料（镍锌系和锰锌系）铁氧体是一个较好的具有成本优势的材料。
② 设定电感的阻对于一个给定的要求衰减的频率，定义此频率下共模电感的感抗为50~100Ω，即至少50%的衰减，因此有：Z =ωL③ 选择磁芯的形状的和尺寸成本低漏感小的环形磁芯非常适合于共模电感，但是这种形状不容易实现机械化绕制，一般用手工绕制。
磁环尺寸的大小选取有一定的随意性，通常基于PCB的尺寸选取合适的磁芯。
为了减小共模电感的寄生电容，共模电感通常只用单层的线圈。
若单层绕制时磁芯无法容纳所有的线圈，则选用大一号尺寸的磁环。
当然也可以基于磁芯的数据手册由LI的乘积选取。
④ 计算线圈的匝数由磁芯的电感系数AL计算共模电感的圈数：( 106 )0.5 L N = L × A⑤ 计算导线的线径导线允许通过的电流密度选取为：400~800A/cm²，由此可以得到要求的线径。
二、设计案例：在工作频率为10KHz，输入线性电流为3A(RMS)时，阻抗为100 欧的共模电感。
1）选取线径铜线截面积=3A/400A/cm2=0.0075cm2铜线线径 =0.98mm取铜线线为1.0mm2)计算最小电感值3)假如无指定空间，任取一磁芯内径（ID)=13.72+/-0.38=13.34mm MIN4)计算内圆周长和最大可绕圈数内圆周长=3.14×(13.34-1.08)=38.5mm最大圈数=（160/360)×38.5/1.08=15.8TS或16TS5）计算磁芯的AL值，并选取材质磁芯的AL最小值=1.59/162=6211nH/TS2MIN因此种磁芯AL值变化范围一般为+/-30%故磁芯的AL值取9000nH/TS2，以上述条件，即可选取一合适磁芯。
pcb 共模电感走线
pcb 共模电感走线
PCB共模电感走线是指在PCB设计中，针对共模电感的走线布局。
共模电感是一种用于抑制共模干扰的元件，它通常用于电路中
的滤波器和抑制噪声。
在PCB设计中，正确的走线布局对于共模电
感的性能和整个电路的稳定性至关重要。
首先，对于共模电感的走线布局，需要考虑电感的位置和连接。
在PCB布局中，应尽量将共模电感与其他信号线隔离，以减少干扰。
同时，共模电感的两个端子应尽量靠近需要进行共模抑制的信号源
和接收器，以最大程度地提高抑制效果。
其次，需要考虑走线的长度和走线方式。
对于共模电感的走线，应尽量缩短走线长度，减少走线的环路面积，以减小共模电感的感
受面积，从而减少干扰。
此外，采用宽一些的走线，可以降低走线
的电阻和电感，有利于减小共模电感对信号的影响。
此外，还需要考虑共模电感与其他元件的布局关系。
在PCB设
计中，应尽量避免共模电感与高频元件或其他可能产生干扰的元件
靠得太近，以免相互影响，影响整个电路的性能。
最后，对于共模电感的走线布局，还需要考虑接地。
良好的接地设计可以有效减少共模电感的干扰，因此在PCB设计中，应合理规划接地，确保共模电感的接地连接良好，减少共模干扰的影响。
综上所述，对于PCB共模电感的走线布局，需要考虑电感位置和连接、走线长度和方式、与其他元件的布局关系以及接地设计等多个方面，以确保共模电感的性能和整个电路的稳定性。
sepic 共模电感
sepic 共模电感SEPIC（Single Ended Primary Inductance Convertor）是一种常见的直流到直流转换器拓扑，共模电感是其重要组成部分之一。
共模电感在SEPIC中起到滤除差模电流噪声、抑制电磁干扰（EMI）的作用，同时也可以帮助提高电源系统的稳定性和可靠性。
下面将详细介绍SEPIC共模电感的工作原理、设计方法、优缺点以及应用场景。
一、工作原理SEPIC共模电感是一种利用磁芯制成的电感元件，它由一个线绕磁芯和一个线圈组成。
输入信号通过开关管和电容器进入磁芯，使磁芯中的电流发生变化。
由于磁芯的磁路未被饱和，因此磁芯中的电流产生的磁场将在线圈中感应出电动势。
这个电动势可以用来稳定输出电压，同时也可以用来降低输入电流的噪声。
在SEPIC中，共模电感主要起到以下作用：滤除差模电流噪声：在SEPIC中，输入电流和输出电流存在差模电流噪声。
共模电感可以将差模电流噪声转化为磁场能量，从而有效地滤除差模电流噪声。
抑制EMI：共模电感可以抑制SEPIC中的电磁干扰。
当SEPIC的开关管导通时，共模电感可以吸收电流变化的能量，减少电流谐波和电磁辐射，从而降低对其他电路和设备的影响。
提高电源稳定性：共模电感可以限制输入电流的变化率，从而减少输入电容的容量要求，提高电源系统的稳定性。
二、设计方法设计SEPIC共模电感时需要考虑以下几个方面：磁芯材料和形状：共模电感的磁芯材料和形状对电感值和磁场特性有很大的影响。
常用的磁芯材料包括铁氧体、坡莫合金和非晶材料等。
根据设计要求选择合适的磁芯材料和形状，可以优化电感和EMI 性能。
电感值和电流容量：根据SEPIC的转换效率和EMI要求，需要选择合适的电感值和电流容量。
电感值过小可能导致差模电流噪声无法滤除，而电感值过大可能影响电源系统的动态响应。
线圈绕法：线圈的绕法对共模电感的性能也有影响。
通常采用对称绕法或双线绕法，以确保线圈的平衡性和降低差模噪声。
共模电感设计计算
共模电感设计计算
共模电感是一种用于电路中抑制共模干扰的元件。
在设计共模电感时，我们需要考虑电路的工作频率、信号大小和所需的共模抑制能力。
首先，确定工作频率。
工作频率是指电路中信号的频率，通常以赫兹（Hz）为单位。
在设计共模电感时，需要知道电路中的信号频率，以便选择合适的电感值。
其次，确定信号大小。
信号大小是指电路中的共模信号的幅值。
在设计共模电感时，需要知道共模信号的最大值，以便选择合适的电感值来实现所需的共模抑制能力。
然后，计算所需的共模电感值。
共模电感的值通常以亨利（H）为单位。
可以使用以下公式来计算所需的共模电感值：
L = Vcm / (2πfIm)
其中，L是所需的共模电感值，Vcm是共模信号的幅值，f是工作频率，Im是电路中的最大共模电流。
最后，选择合适的共模电感。
根据计算所得的共模电感值，选择最接
近的标准电感值来实现所需的共模抑制能力。
在选择电感时，还需考虑电感的最大电流承受能力和尺寸限制。
总结起来，设计共模电感需要确定工作频率和信号大小，然后使用公式计算所需的共模电感值，并选择合适的标准电感来实现所需的共模抑制能力。
共模电感的设计
共模电感的设计共模电感设计就是对共模电感的性能有着决定性的作用，共模电感设计的具体方法是怎样的?下面为你详细讲解共模电感设计。
在了解共模电感设计前，我们先来认识一下共模电感。
共模电感(Common mode Choke)，也叫共模扼流圈，常用于电脑的开关电源中过滤共模的电磁干扰信号。
在板卡设计中，共模电感也是起EMI滤波的作用，用于抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射。
共模电感设计，磁芯选材是最开始也是最重要的一步。
对于大多数产品来讲，共模电感的磁芯都选用铁氧体(镍锌系和锰锌系)。
锰锌系磁芯有很多种形状：环形，E形，罐形，RM形及EP形等等。
但对于大多数共模电感都是使用环形磁芯。
主要是有以下两种好处：第一：环形磁芯比较便宜。
因为环形只有一个就可制作，而其他形状的磁芯必须有一对才能构成共模电感所需，且在成型时，因考虑两磁芯的配对问题，还须增加研磨工序(如镜面磁芯)才能得到较高的磁导率。
对于环形磁芯却不需如此。
第二：与其它形状磁芯相比环形磁芯有较高的有效磁导率。
因为两配对磁芯在装配时，无论怎样作业都不可消除气隙的现象，故有效磁导率比只有单一封闭形磁芯要低。
环形磁芯有一缺点：绕线成本较高。
因其他形状磁芯有一配套线架在使用，绕线都可以机器作业，而环形磁芯只可以手工作业或机器(速度较低)作业。
但通常情况下，共模电感圈数较少(小于30圈)，故绕线成本比较少。
共模电感设计考虑的基本参数：共模电感设计所需的基本参数为：输入电流，阻抗及频率。
输入电流决定了绕组所需的线径。
在计算线径时，电流密度通常取值为400A/cm3。
但此取值须随电感温升的变化。
通常情况下，绕组使用单根导线作业，这样可削减高频噪声及趋肤效应损失。
电感大家都知道，但值得一提的是，设计时须注意磁芯，磁芯材质及所需的圈数。
首先，设计第一步是磁芯型号的选取，如果有规定电感空间，我们就按此空间来选取合适的磁芯型号，如没有规定，通常磁芯型号的随意选取;第二步是计算磁芯所能绕最大圈数。
共模电感的工作原理与设计
共模电感的工作原理与设计共模电感是电感的一种特殊形式，它具有类似于普通电感的电感性质，同时还能阻止共模信号通过。
共模电感在电子电路中起到抑制共模噪声的作用，提高信号质量。
1.电磁感应：当通过共模电感的两个导线中流过的电流方向相同时（即共模模式），会形成一个磁场。
这个磁场会导致导线中的电流方向相同，产生感应电动势。
2.感应电动势：感应电动势产生的目的是阻碍共模信号通过，从而抑制共模噪声。
共模电感的设计初衷是使产生的感应电动势尽可能大，从而能有效地阻止共模信号通过。
3.互感：共模电感的两个线圈之间会产生一定的互感，通过调整线圈的匝数、形状和位置等参数，可以改变共模电感的特性。
设计共模电感时，需要考虑以下几个因素：1.线圈的材料和大小：线圈的大小和材料会影响共模电感的特性。
线圈的材料一般选用导磁性能较好的材料，如铁氧体等。
线圈的大小一般根据电路的需求确定，过小会影响共模电感的效果，过大则会增加电路的体积和成本。
2.匝数：线圈的匝数也是影响共模电感的重要因素。
匝数的多少会影响感应电动势的大小。
一般来说，匝数越多，感应电动势越大，共模信号的抑制效果越好。
3.线圈的构造：线圈的形状和结构也会影响共模电感的效果。
合理的线圈结构能提高共模电感的工作效率和性能。
一般常用的线圈结构有圆柱形、长方形等。
4.线圈的位置：线圈的位置也会影响共模电感的效果。
位置的选择应该根据具体的电路需求来确定，一般来说，距离电源或信号源较近的位置可以增加共模电感的效果。
综上所述，共模电感通过电磁感应的原理，产生感应电动势阻止共模信号通过，从而提高信号质量。
设计共模电感时需要考虑线圈的材料、大小、匝数、构造和位置等因素，以达到最佳的抑制共模噪声的效果。
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漏电感，在共模滤波器中对于不同的滤波是有用的。E 形磁芯为了增加泄漏电感可以豁开缝
隙，以便吸收有害的共模和差模噪声。
1.3、磁芯的选择
下面给出环形磁芯的设计步骤，单层共模电感见图 5。为了尽量减小绕组电容和防止由
于不对称绕组引起的磁芯饱和，单层设计是经常应用的。步骤中假设两个相反的绕组之间
的最小自由空间为 30 度。
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EMI 滤波共模电感设计
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正常工作的开关类电源（SMPS）会产生有害的高频噪声，它能影响连接到相同电源线 上的电子设备像计算机、仪器和马达控制。用一个 EMI 滤波器插入电源线和 SMPS 之间能消 除这类干扰（图 1）。一个差模噪声滤波器和一个共模噪声滤波器能够串联或在许多情况下
单独使用共模噪声滤波器。
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表 1 环形磁芯尺寸及其 AL 值
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(1) 用已知的电感和电流乘积 LI 基础上的图 6 和图 7 能用于选择磁芯的尺寸，这里 L 是 电感(mH)和 I 是电流（A）。建立在电流密度（Cd）400 或 800 A/cm2 基础上的导线尺寸（AWG）
可用下式计算：
匝数可由磁芯的 AL 值决如下：
（3） 1.4、设计举例 在 10KHz 阻抗为 100Ω 时,电流为 3A，由式（1）计算得 LS=1.59mH；用 800 A/cm2 电 流密度时,LI 乘积为 4.77，为了选择材料可从图 7 查得磁芯尺寸。在此例，选择 W 材料直 至 1MHz 可以给出高的阻抗，见图 4。图 7 给出磁芯材料为 W-41809-TC。由表 1 可查得磁芯 尺寸和 AL 值。用 AL=12200 mH /1000 匝，式（3）给出 N=12 匝每边。用 800 A/cm2 时, 式 （2）给出 AWG=21。
图 1 EMI 滤波器的插入 在一个共模滤波器内，电感的每一个绕阻和电源输入线中的任一根导线相串联。（对 于电源的输入 线来讲）电感绕组的接法和相位是这样的，第一个绕组产生的磁通会与第二 个绕组产生的磁通相削. 于是，除了泄漏阻抗的小损耗和绕组的直流电阻以外，电感至电 源输入线的插入阻抗为零。由于磁 通的阻碍，SMPS 的输入电流需要功率，因此将通过滤波 器，滤波器应没有任何明显的损耗。 共模噪声的定义是出现在电源输入线的一根或二根导线上的有害电流通过电感的地返 回噪声源的噪声。 此电流要视共模电感的任何一个或二个绕组的全部阻抗，因为它不能被返回的电流所 抵消。共模噪声电压是电感绕组上的衰减，应从有害噪声中保持电源输入线的畅通。 1.1、选择电感材料 开关电源正常工作频率 20KHz 以上，而电源产生的有害噪声比 20KHz 高，往往在 100KHz～50MHz 之间。 对于电感来讲，大多数选择适当和高效率比的铁氧体，因为在有害频带内能提供最高 的阻抗。当看到公共参数如磁导率和损耗系数就去识别材料是困难的。图 2 给出铁氧体磁 环 J-42206-TC 绕 10 匝后的阻抗 ZS 和频率的关系曲线。
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的 E 形磁芯比环形磁芯贵，但组装成一个整体只较小的代价。绕制 E 形磁芯的骨架相对
便宜。为了分隔两个绕组可购到有分隔板的骨架并可安装在 PC 板上。E 形磁芯有更多的泄
图 5 单层共模电感的结构
对于共模电感所需的基本参数是电流（I）、阻抗（ZS）、和频率（f）。电流决定导 线的尺寸。一个保守的 400A/cm2 电流密度不会在导线上产生有效的热量。而一个过分的 800A/cm2 电流密度会引起导线发热，这两个等级可用选择图表表示。
在所给频率上，规定一个最小的电感阻抗是正常的。这个频率通常足够低并假设感抗 XS 能提供图 2 所示的阻抗。随后电感可计算为：(2)
图 2 铁氧体磁环的阻抗和频率的关系
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在 1～10MHz 之间绕组到达最大阻抗，串联感抗 XS 和串联电阻 RS（材料磁导率和损耗
1.2、磁芯的形状 对于共模噪声滤波器环形磁芯是最普及的，他们不贵、泄漏磁通也低。环形磁芯必须
用手绕制（或在独特的环形绕线机上绕制）。正常情况要用一个非金属的分隔板放置在两 个绕组之间，以及为了和 PC 板连接，这个绕制器件还需环氧化在印制板的头部。具有附件
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系数的函数）共同产生总阻抗 Zt。
图 3 所示为图 2 中铁氧体材料的磁导率和损耗系数与频率的函数关系。由于感抗引起
的下降，导致磁导率在 750KHz 以上的下降；由于电阻取决高频的源阻抗所以损耗系数随频
率而增加。
图 3 铁氧体磁环的磁导率、损耗系数和频率的关系
图 4 给出三种不同材料的总阻抗和频率的关系 J 材料在超过 1～20MHz 范围内具有高的总阻抗，它最广泛地应用于共模滤波器的扼流 圈。在 1MHz，W 材料阻抗比 J 材料高 20-50％，当低频噪声是主要问题时经常应用 J 材料； K 材料可用于 2MHz 以上，因为在此频率范围内它产生的阻抗比 J 材料高直至 100％。在 2MHz 以上或以下，对于滤波器所要求的规范，J 或 W 是优先的。图 4 三种不同材料的阻抗和频率 的关系。