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电感四条腿?别奇怪,那是共模电感!

更新时间:2022-07-13      点击次数:640
一、差模电流与共模电流
差模电流:在一对差分信号线上,大小相同,方向相反的一对信号,一般是电路中的工作电流,对于信号线就是信号线与信号地线之间流动的电流。
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共模电流:在一对差分信号线上,大小相同,方向相同的一对信号(或噪音)。在电路中,一般对地噪音一般都是以共模电流的方式传输的,所以又称为共模噪声。
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二、抑制共模噪声
抑制共模噪声的方法多种多样,除了从源头去减少共模噪声外,通常我们抑制最.常.用.的方法就是使用共模电感来滤除共模噪声,也就是将共模噪声阻挡在目标电路外面。即在线路中串联共模扼流器件。
这样做的目的是增大共模回路的阻抗,使得共模电流被扼流器所消耗和阻挡(反射),从而抑制线路中的共模噪声。
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三、共模扼流器或电感的原理
若在以某种磁性材料的磁环上绕上同向的一对线圈,当交变电流通过时,因为电磁感应而在线圈中产生磁通量。
对于差模信号,产生的磁通量大小相同、方向相反,两者相互抵消,因而磁环产生的差模阻抗非常小;
而对于共模信号,产生的磁通量大小和方向均相同,两者相互叠加从而使磁环产生了较大的共模阻抗。
这一特性使得共模电感对于差模信号的影响较小,而对共模噪声具有很好的滤波性能。
1) 差模电流通过共模线圈,磁力线方向相反,感应磁场削弱,从如下图磁力线方向可以看出—实线箭头表示电流方向,虚线表示磁场方向
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2) 共模电流通过共模线圈,磁力线方向相同,感应磁场加强,从如下图磁力线方向可以看出—实线箭头表示电流方向,虚线表示磁场方向
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共模线圈的电感或者称为自感系数,我们知道电感是表征产生磁场的能力。
对于共模线圈或者共模电感,当共模电流流过线圈时,由于磁力线方向相同,在不考虑漏感的情况下,磁通量叠加,其原理是互感。
下图红色线圈产生的磁力线穿过蓝色线圈,同时蓝色线圈产生的磁力线也穿过红色线圈,彼此相互感应。
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从电感的角度来看,电感量也是成倍增加,磁链代表了总磁通量。
对于共模电感,当磁通量是原来的2倍时,匝数没有发生变化,电流也没没有发生变化,此时电感量增加为原来的2倍,意味着等效磁导率变为原来的2倍。
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等效磁导率何以增加一倍,从下面的电感公式来看,由于匝数N不改变、磁路和磁芯截面积由磁芯的物理尺寸决定,因此也没有改变,唯.一.就是磁导率u增加了一倍,因而可以产生更多的磁通量。
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所以,共模电感在共模电流通过时,工作在互感模式下。
在互感的作用下,等效电感量被成倍增加,共模感抗也会成倍增加,因而对共模信号有良好的滤波作用,也就是将共模信号用大阻抗阻挡,不让其通过共模电感,即不让此信号传输到电路的下一级,如下是电感产生的感抗ZL。
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认识共模电感在共模模式下的电感量,主要线索是认识互感,一切的磁性元器件。无论什么名称只要把握磁场的变化形式,透过现象看磁场变化的本质,也会容易理解。
再者我们要始终把握磁力线,它是我们认识磁场的直观形式,试想无论同名端或异名端或者互感等概念或磁场现象,我们都是画磁力线去认识他们的——掌握之前讲解的"磁棒绕线法"
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