共模电感设计与案例
共模电感设计 共模电感设计方案 共模电感设计案例
共模电感设计共模电感设计方案共模电感设计案例1.共模电感设计共模电感设计中特别值得一提的是：直流变换器很高的开关频率及尖峰脉冲斜波就是一典型的EMI（电磁干扰）。
共模电感就是一个重要的抗电磁干扰零件，它可以在一宽频条件下提供非常高的阻抗。
大多数EMI滤波器主要部件就是一共模电感。
在此文中，主要介绍共模电感的设计及磁芯选材问题。
2.基本的共模开关电源有两种噪声：一为共模，另一为差模。
与输入信号的路径相同的噪声称之为差模噪声，而每相相同的从接地到输出的尖峰信号称之为共模噪声。
（详见图1A和1B)一典型抗电磁干扰滤波器包含共模电感，差模电感及X,Y电容。
Y电容和共模电感使共模噪声衰减。
在高频噪声时，电感呈现高阻抗特性，并且反射和吸收噪声。
然而电容呈低阻抗（至接地）且改变主线的噪声方向。
（见图2）共模电感两绕组圈数是相同的，产生两大小相等方向相反的磁通量。
此两磁通相互抵消。
因此使磁芯处于无偏磁状态。
差模电感只有一个绕组，需要磁芯提供一完全无饱和线性电流。
此与共模电感有较大的不同。
为防止磁饱和，差模电感必须使用一低的有效磁导率的磁芯（有气隙的铁氧体或铁粉磁芯）。
然而，共模电感可以使用一较高的磁导率磁芯且在磁芯相对小的条件下可得到一比较高的电感。
3.磁芯选材首先，噪声是由开关电源的单位基频所产生的，再加上高频谐波。
也就是表示噪声在10KHz 到50MHz范围内都会存在。
为此，电感必须有更宽的频率范围内存在高阻抗特性。
共模电感的总阻抗由两部分组成：串联感抗（Xs)和串联电阻（Rs)。
在低频时，阻抗呈感抗特性。
但随着频率的增加，有效磁导率下降，感抗亦在下降。
（见图3）由串联感抗（Xs)和串联电阻（Rs)的相互作用，在整个频宽内产生一可接受的阻抗（Zs)。
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）。
镍锌系磁芯的特点是具有较低的初磁导率，但在非常高的频率（大于100MHz)时，仍能保持初磁导率。
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。
共模电感
一、共模电感原理在介绍共模电感之前先介绍扼流圈，扼流圈是一种用来减弱电路里面高频电流的低阻抗线圈。
为了提高其电感扼流圈通常有一软磁材料制的核心。
共模扼流圈有多个同样的线圈，电流在这些线圈里反向流，因此在扼流圈的芯里磁场抵消。
共模扼流圈常被用来压抑干扰辐射，因为这样的干扰电流在不同的线圈里反向，提高系统的EMC。
对于这样的电流共模扼流圈的电感非常高。
共模电感的电路图如图1所示。
图1共模电感电路图示共模信号和差模信号只是一个相对量，共模信号又称共模噪声或者称对地噪声，指两根线分别对地的噪声，对于开关电源的输入滤波器而言，是零线和火线分别对大地的电信号。
虽然零线和火线都没有直接和大地相连，但是零线和火线可以分别通过电路板上的寄生电容或者杂散电容又或者寄生电感等来和大地相连。
差模信号是指两根线直接的信号差值也可以称之为电视差。
假设有两个信号V1、V2共模信号就为（V1+V2）/2差模信号就为：对于V1 （V1-V2）/2；对于V2 -（V1-V2）/2共模信号特点：幅度相等、相位相同的信号。
差模信号特点：幅度相等、相位相反的信号。
如图2所示为差模信号和共模信号的示意图。
图2差模信号和共模信号示意图二、共差模噪声来源对于开关电源而言，如果整流桥后的储能滤波大电容为理想电容，即等效串联电阻为零（忽略所有电容寄生参数），则输入到电源的所有可能的差模噪声源都会被该电容完全旁路或解耦，可是大容量电容的等效串联电阻并非为零。
因此，输入电容的等效串联电阻是从差模噪声发生器看进去的阻抗Zdm的主要部分。
输入电容除了承受从电源线流入的工作电流外，还要提供开关管所需的高频脉冲电流，但无论如何，电流流经电阻必然产生压降，如电容的等效串联电阻，所以输入滤波电容两端会出现高频电压纹波，高频高压纹波就是来自于差模电流。
它基本上是一个电压源（由等效串联电阻导致的）。
理论上，整流桥导通时，该高频纹波噪声应该仅出现在整流桥输入侧。
事实上，整流桥关断时，噪声会通过整流桥二极管的寄生电容泄露。
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。
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。
共模和差模电感及典型应用电路详解
共模和差模电感及典型应用电路详解重要提示所谓共模信号就是两个大小相等、方向相同的信号。
所谓差模信号就是两个大小相等、方向相反的信号。
图2-95所示是共模和差模电感器电路，这也是开关电源交流市电输入回路中的EMI滤波器，电路中的L1、L2是差模电感器， L3和L4为共模电感器，C1为X电容，C2和C3 为Y 电容，该电路输入220 V 交流市电，输出电压加到整流电路中。
图2-95 共模和差模电感器电路共模电感器电路重要提示开关电源产生的共模噪声频率范围为 10 kHz～50 MHz 甚至更高，为了有效衰减这些噪声，要求在这个频率范围内共模电感器能够提供足够高的感抗。
讲解共模电感器工作原理前应该了解共模电感器的结构，这有助于理解共模电感器抑制共模高频噪声。
图2-96是共模电感器实物照片和结构示意图。
图2-96 共模电感器实物照片和结构示意图重要提示共模电感器的两组线圈绕在磁环上，绕相同的匝数，同一个方向绕制，只是一组线圈绕在左侧，另一组线圈绕在右侧。
共模电感器采用高磁导率的锰锌铁氧体或非晶材料，以提高共模电感器性能。
(1)正常的交流电流流过共模电感器分析。
如图2-97所示，220 V 交流电是差模电流，它流过共模电感器L3和L4的方向如图中所示，两电感器中电流产生的磁场方向相反而抵消，这时正常信号电流主要受电感器电阻的影响(这一影响很小)，以及少量因漏感造成的阻尼(电感)，加上220 V 交流电的频率只有50 Hz，共模电感器电感量不大，所以共模电感器对于正常的220交流电感抗很小，不影响220 V交流电对整机的供电。
图2-97 交流电差模电流流过共模电感器示意图(2)共模电流流过共模电感器分析。
当共模电流流过共模电感器时，电流方向如图2-98所示，由于共模电流在共模电感器中同方向，共模电感器L3和L4内产生同方向的磁场，这时增大了共模电感器L3和L4的电感量，也就是增大了L3和L4对共模电流的感抗，使共模电流受到了更大的抑制，达到了衰减共模电流的目的，起到了抑制共模干扰噪声的作用。
一种典型共模电感的设计及优化
一种典型共模电感的设计及优化共模电感在电源滤波器、直流-直流转换器等电路中起着重要的作用，用于抑制共模干扰和提高系统的抗干扰能力。
下面将介绍一种典型共模电感的设计和优化方法。
设计方法：1.确定电感参数：首先要确定电感的工作频率范围和电感值。
工作频率范围决定了电感的工作模式，如连续传导模式或断续传导模式。
电感值的选择与系统的电流和电压相关，根据具体应用来确定。
2.确定线圈材料：根据工作频率和电流来选择合适的线圈材料，常用的有铁氧体和粉末材料。
铁氧体具有高磁导率和低磁滞损耗，适合于高频应用；而粉末材料具有较高的饱和磁感应强度，适合于高电流应用。
3.确定线圈结构：电感的线圈结构有单层、多层、脚踏式等，根据系统的功率和空间限制来选择。
另外，线圈的尺寸和导线的截面积也需要根据电感值和电流来确定。
4.优化设计：A.降低电感的直流电阻：直流电阻会导致电流通过时产生能量损耗，所以降低直流电阻是优化设计的重点。
可以选择合适的材料和提高线圈的填充因子来降低直流电阻。
B.提高电感的品质因数：品质因数衡量了电感的有功损耗和无功损耗之比，值越大表示电感的有功损耗越小。
品质因数可以通过优化线圈材料、线圈结构和绕线方式来提高。
C.抑制谐振：共模电感在工作频率附近可能会产生谐振现象，影响系统的性能。
通过选择合适的线圈参数和结构，可以降低谐振的发生概率和影响程度。
D.减小尺寸和体积：随着电子设备的迷你化和集成化，尺寸和体积的要求越来越高。
通过优化线圈结构、材料和导线尺寸，可以实现电感的迷你化设计。
以上是典型共模电感的设计和优化方法，需要根据具体应用场景来选择合适的参数和结构。
随着电子技术的不断发展和应用需求的不断增加，共模电感的设计和优化也在不断地更新和改进。
共模电感的设计范文
共模电感的设计范文在电子电路中，共模电感是一种用于抑制共模干扰的元件。
共模干扰是指电路中对两个输入信号或输出信号产生的干扰。
共模电感的设计在电子系统中非常重要，特别是在高速信号传输、数据通信和功率放大等应用中，可以有效地提高系统的性能和抗干扰能力。
共模电感的设计主要包括参数的选择和设计方法的确定。
参数的选择包括电感值、品质因数（Q值）、频率响应范围和尺寸等。
电感值的选择一般根据系统的需求和设计的频率范围来确定，通常选择合适的电感值可以实现对共模干扰的抑制。
品质因数是衡量电感的损耗程度，较高的品质因数意味着更低的功耗和更好的抑制共模干扰的能力。
频率响应范围要与系统的工作频率匹配，以实现最佳的抑制效果。
尺寸的选择要符合系统的布局和封装要求，在满足性能要求的前提下尽量小化电感的体积。
除了参数的选择，设计方法的确定也是共模电感设计中的关键步骤。
常用的设计方法包括采用磁性材料、布线方式和屏蔽设计。
磁性材料的选择直接影响到电感的性能，一般选择高磁导率和低频率损耗的材料，如铁氧体、纳米晶等。
布线方式的设计包括线圈的结构和排布方式，要避免出现串扰和共振现象，以减小共模干扰。
屏蔽设计可以通过添加屏蔽层或使用屏蔽材料来抑制外界的电磁辐射和电磁感应，提高共模电感的性能。
共模电感的设计还需要考虑一些特殊的问题。
首先是温度问题，电感的性能会随着温度的变化而变化，因此要根据实际应用环境选择合适的温度特性。
其次是电流容量，电感的电流容量要符合系统设计的需求，不能超过电感的额定值，以免损坏电感。
最后是工作频率的选择，电感的性能会随着频率的变化而变化，因此要根据实际频率需求来选择合适的工作频率范围。
总之，共模电感的设计是电子系统设计中重要的一环，合理选择参数和确定设计方法可以提高系统的性能和抗干扰能力。
在设计过程中应考虑电感值、品质因数、频率响应范围、尺寸、磁性材料、布线方式、屏蔽设计、温度特性、电流容量以及工作频率等因素，从而设计出性能优良的共模电感。
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共模电感设计与案例
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设定电感的阻抗
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
50~100 Q,即至少50%的衰减，因此有：Z=®L
③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 X A
⑤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、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1.0mm
2）计算最小电感值
512翼血1 x J0000^1.S9rah
3）假如无指定空间，任取一磁芯
内径（ID）=13.72+/-0.38=13.34mm MIN
4）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16TS
5）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。