共模扼流线圈是一种用于抑制共模干扰的电感组件,广泛应用于电子设备中以改善电磁兼容性(EMC),以铁氧体、非晶体等为磁芯的共模干扰抑制器件。它由两个尺寸相同、匝数相同的线圈,对称地绕制在同一个磁芯上,形成一个四端器件。
一、共模扼流线圈工作原理
共模扼流线圈的工作原理是共模和差模的传导方向不同,根据干扰和信号的传输方式来进行区分干扰和信号。
1、差模传导方式
电路中从某处流出的电流会通过负荷到达别的电路,经由基板上的其他路线流回来,差模电流产生的磁通量互相抵消,不能作为电感器工作。
2、共模传导方式
虽然不存在明确的路线,但却存在别的传导线路。因基板上的各配线和作为基准的大地之间会产生微弱的寄生电容,因此形成由大地流出再由相反方向向大地折回的传导路线,共模电流产生的磁通量互相提高,使其能作为电感器工作。
二、共模扼流线圈的优势
1、即使信号和噪声的频率相同,只要它们的传导方向不同,使用共模扼流线圈也能有效滤除噪声。
2、即使通过大电流的差模信号,也不会导致磁芯饱和,从而避免性能下降。
共模扼流线圈的最大特点是无需依赖频率来区分噪声和信号。近年来,随着电子设备中高速差分传输技术的广泛应用,如USB、SATA、HDMI等,信号频率越来越高。在这种情况下,传统的铁氧体磁珠等频率依赖型滤波器难以有效分离噪声和信号。如果优先考虑信号完整性,噪声无法被清除;而如果优先滤除噪声,信号可能会被衰减,从而影响信号质量。相比之下,共模扼流线圈通过传导方式分离信号和干扰,即使在高速信号传输中,只要信号是差模的,就不会受到影响。因为高速差分传输线中的信号主要是差模,而干扰主要是共模,所以使用共模扼流线圈可以在不影响高速信号的前提下,有效消除共模干扰。
三、共模扼流线圈的应用场景
共模扼流线圈广泛应用于开关电源、变频器、UPS电源等设备中,用于抑制传导型电磁干扰。此外,它还适用于高速差分信号线,如USB、HDMI等,以防止信号传输过程中的电磁干扰。