共模電感抑制EMI分析

2020-11-25 電子產品世界

一、初識共模電感

　　共模電感(Common mode Choke)，也叫共模扼流圈，常用於電腦的開關電源中過濾共模的電磁幹擾信號。在板卡設計中，共模電感也是起EMI濾波的作用，用於抑制高速信號線產生的電磁波向外輻射發射。

　　

　　圖1：各種CMC

　　小知識：EMI(Electro Magnetic Interference，電磁幹擾)

　　計算機內部的主板上混合了各種高頻電路、數字電路和模擬電路，它們工作時會產生大量高頻電磁波互相干擾，這就是EMI。EMI還會通過主板布線或外接線纜向外發射，造成電磁輻射汙染，不但影響其他的電子設備正常工作，還對人體有害。

　　PC板卡上的晶片在工作過程中既是一個電磁幹擾對象，也是一個電磁幹擾源。總的來說，我們可以把這些電磁幹擾分成兩類：串模幹擾(差模幹擾)與共模幹擾(接地幹擾)。以主板上的兩條PCB走線(連接主板各元件的導線)為例，所謂串模幹擾，指的是兩條走線之間的幹擾;而共模幹擾則是兩條走線和PCB地線之間的電位差引起的幹擾。串模幹擾電流作用於兩條信號線間，其傳導方向與波形和信號電流一致;共模幹擾電流作用在信號線路和地線之間，幹擾電流在兩條信號線上各流過二分之一且同向，並以地線為公共迴路，如圖1-1所示。

　　

　　圖1-1： 串模幹擾和共模幹擾

　　如果板卡產生的共模電流不經過衰減過濾(尤其是像USB和IEEE 1394接口這種高速接口走線上的共模電流)，那麼共模幹擾電流就很容易通過接口數據線產生電磁輻射——在線纜中因共模電流而產生的共模輻射。美國FCC、國際無線電幹擾特別委員會的CISPR22以及我國的GB9254等標準規範等都對信息技術設備通信埠的共模傳導幹擾和輻射發射有相關的限制要求。為了消除信號線上輸入的幹擾信號及感應的各種幹擾，我們必須合理安排濾波電路來過濾共模和串模的幹擾，共模電感就是濾波電路中的一個組成部分。

　　共模電感實質上是一個雙向濾波器：一方面要濾除信號線上共模電磁幹擾，另一方面又要抑制本身不向外發出電磁幹擾，避免影響同一電磁環境下其他電子設備的正常工作。

　　

　　圖2

　　圖2是我們常見的共模電感的內部電路示意圖，在實際電路設計中，還可以採用多級共模電路來更好地濾除電磁幹擾。此外，在主板上我們也能看到一種貼片式的共模電感(圖3)，其結構和功能與直立式共模電感幾乎是一樣的。

　　

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