共模電感如何濾除共模電磁干擾信號?如何理解它的工作原理?

五月_Jo


理解共模電感的工作原理並不難理解,它的主要作用就是濾除線路上的共模干擾,而對有用的差模信號不起作用,下面我們來看它的工作原理。



共模電感的工作原理

我們可以從共模電感的結構看出來,如下圖中,兩個匝數和相位相同的線圈被反向繞制在同一個鐵芯上,當正常的差模電流(幅度相同,相位相反,比如AC220V)流經共模電感時,在同相位繞制的線圈中會產生反向的磁場,反向的磁場相互抵消,對電流的感抗被減少到最低,差模信號幾乎可以無衰減的通過。


當幅度相同、相位相同的共模電流流過線圈時,會在線圈內產生兩個同向的磁場,兩個磁場相互疊加使感抗增大,產生的高阻抗對共模電流形成抑制作用,從而可以達到濾除共模信號的目的。

我們通常在一些開關電源的輸入級可以看到共模電感的存在,比如上圖中的EMI濾波器,圖中L1和L2為差模電感,L3為共模電感,再加上X電容和Y電容組成一個濾波器,可以有效濾除各種干擾,同時也防止後級電路的高頻信號串入電網,汙染電網環境。


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防電磁干擾的措施有三項,分別是屏蔽、濾波、接地。而單單的用屏蔽不能提供完整的電磁干擾防護,要加濾波器來切斷電磁干擾沿信號線或電源線傳播途徑,與屏蔽共同構成完美的電磁干擾防護。

題目說的共模電感,其工作原理如下所述。

如下圖所示,共模電感是在同一磁環上由繞向相反、匝數相同的兩個繞組構成。共模電感通常用環形磁芯,其具有漏磁小、效率高等特點。當電流在兩個繞組中流過為一進一出,剛好把產生的磁場抵消,使共模電感對電流不起任何阻礙作用。若是共模噪聲電流經過共模電感,由於共模噪聲電流是同方相的,流到共模電感兩個繞組時產生的磁場相同而疊加,使共模電感對干擾電流呈現較大的感抗,因此共模電感此時起到了抑制共模干擾作用。




濾波器是由電容和電感組成的低通濾波電路而組成。因為干擾信號有共模和差模兩種,所以濾波器要對這兩種干擾都具有衰減作用。一是利用電感線圈的阻抗特性,將高頻干擾電流反射回干擾源。

二是利用電容的通高頻阻低頻的特性,將電源正負極高頻干擾電流引入地線或是將電源正極高頻干擾電流引入電源負極。


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