共模電感是一個以鐵氧體等為磁芯的共模干擾抑制器件,它由兩個尺寸相同,匝數相同的線圈對稱地繞制在同一個鐵氧體環形磁芯上,線圈的繞制方向相反,形成一個四端器件。當兩線圈中流過差模電流時,產生兩個相互抵消的磁場H1、H2,此時工作電流主要受線圈歐姆電阻以及可以忽略不計的工作頻率下小漏感的阻尼,所以差模信號可以無衰減地通過;而當流過共模電流時,磁環中的磁通相互疊加,從而具有相當大的電感量,線圈即呈現出高阻抗,產生很強的阻尼效果,達到對共模電流的抑制作用 。因此共模電感在平衡線路中能有效地抑制共模干擾信號,而對線路正常傳輸的差模信號無影響。
共模電感在設計時應滿足以下要求:
1、繞制在線圈磁芯上的導線要相互絕緣,以保證在瞬時過電壓作用下線圈的匝間不發生擊穿短路。
2、當線圈流過瞬時大電流時,磁芯不要出現飽和。
3、線圈中的磁芯應與線圈絕緣,以防止在瞬時過電壓作用下兩者之間發生擊穿。
4、線圈應盡可能繞制單層,這樣做可減小線圈的寄生電容,增強線圈對瞬時過電壓的而授能力。
共模電感設計所需的基本參數為:
輸入電流;阻抗及頻率。
輸入電流決定了繞組所需的線徑。在計算線徑時,電流密度通常取值為400A/cm3。但此取值須隨電感溫升的變化。通常情況下,繞組使用單根導線作業,這樣可削減高頻噪聲及趨膚效應損失。
共模電感的阻抗在所給的頻率條件一般規定為最小值。串聯的線性阻抗可提供一般要求的噪聲衰減。但很不幸,線性阻抗有相當少的人知道,因此設計人員經常以50W線性阻抗穩定網絡儀來測試共模電感,并漸漸成為一種標準測試共模電感性能的方法。但所得的結果與實際通常有相當大的差別。實際上,共模電感在正常時角頻首先會產生每八音度增加-6dB衰減(角頻是共模電感產生-3dB)的頻率此角頻通常很低,以便感抗能夠提供阻抗。故電感可以用下式來表達:
Ls=Xx/2πf
電感大家都知道,但值得一提的是,設計時須注意磁芯,磁芯材質及所需的圈數。
首先,設計第一步是磁芯型號的選取,如果有規定電感空間,我們就按此空間來選取合適的磁芯型號,如沒有規定,通常磁芯型號的隨意選取;
第二步是計算磁芯所能繞最大圈數。共模電感有兩繞組,一般為單層,且每繞組分布在磁芯的每一邊,兩繞組中間須隔開一定的距離。雙層及堆積繞組亦有偶爾使用,但此種作法會提高繞組的分布電容及降低電感的高頻性能。由于銅線的線徑已由線性電流的大小所決定,內圓周長可以由磁芯的內圓半徑減去銅線半徑計算得來。故最大圈數的就可以銅線加絕緣的線徑及每個繞組所占據的圓周來計算。