共模电感如何滤除共模电磁干扰信号?如何理解它的工作原理?

五月_Jo


理解共模电感的工作原理并不难理解,它的主要作用就是滤除线路上的共模干扰,而对有用的差模信号不起作用,下面我们来看它的工作原理。



共模电感的工作原理

我们可以从共模电感的结构看出来,如下图中,两个匝数和相位相同的线圈被反向绕制在同一个铁芯上,当正常的差模电流(幅度相同,相位相反,比如AC220V)流经共模电感时,在同相位绕制的线圈中会产生反向的磁场,反向的磁场相互抵消,对电流的感抗被减少到最低,差模信号几乎可以无衰减的通过。


当幅度相同、相位相同的共模电流流过线圈时,会在线圈内产生两个同向的磁场,两个磁场相互叠加使感抗增大,产生的高阻抗对共模电流形成抑制作用,从而可以达到滤除共模信号的目的。

我们通常在一些开关电源的输入级可以看到共模电感的存在,比如上图中的EMI滤波器,图中L1和L2为差模电感,L3为共模电感,再加上X电容和Y电容组成一个滤波器,可以有效滤除各种干扰,同时也防止后级电路的高频信号串入电网,污染电网环境。


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防电磁干扰的措施有三项,分别是屏蔽、滤波、接地。而单单的用屏蔽不能提供完整的电磁干扰防护,要加滤波器来切断电磁干扰沿信号线或电源线传播途径,与屏蔽共同构成完美的电磁干扰防护。

题目说的共模电感,其工作原理如下所述。

如下图所示,共模电感是在同一磁环上由绕向相反、匝数相同的两个绕组构成。共模电感通常用环形磁芯,其具有漏磁小、效率高等特点。当电流在两个绕组中流过为一进一出,刚好把产生的磁场抵消,使共模电感对电流不起任何阻碍作用。若是共模噪声电流经过共模电感,由于共模噪声电流是同方相的,流到共模电感两个绕组时产生的磁场相同而叠加,使共模电感对干扰电流呈现较大的感抗,因此共模电感此时起到了抑制共模干扰作用。




滤波器是由电容和电感组成的低通滤波电路而组成。因为干扰信号有共模和差模两种,所以滤波器要对这两种干扰都具有衰减作用。一是利用电感线圈的阻抗特性,将高频干扰电流反射回干扰源。

二是利用电容的通高频阻低频的特性,将电源正负极高频干扰电流引入地线或是将电源正极高频干扰电流引入电源负极。


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