共模電感(Common mode Choke),也叫共模扼流圈,是一種用于濾除共模干擾信號的EMC常用元器件之一。在板卡設(shè)計中,共模電感也是起EMI濾波的作用,用于抑制高速信號線產(chǎn)生的電磁波向外輻射發(fā)射。
共模電感
1.理論知識
計算機內(nèi)部的主板上混合了各種高頻電路、數(shù)字電路和模擬電路,它們工作時會產(chǎn)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(fā)射,造成電磁輻射污染,影響其他的電子設(shè)備正常工作。
PC板卡上的芯片在工作過程中既是一個電磁干擾對象,也是一個電磁干擾源。總的來說,我們可以把這些電磁干擾分成兩類:串模干擾(差模干擾)與共模干擾(接地干擾)。以主板上的兩條PCB走線(連接主板各元件的導(dǎo)線)為例,所謂串模干擾,指的是兩條走線之間的干擾;而共模干擾則是兩條走線和PCB地線之間的電位差引起的干擾。串模干擾電流作用于兩條信號線間,其傳導(dǎo)方向與波形和信號電流一致;共模干擾電流作用在信號線路和地線之間,干擾電流在兩條信號線上各流過二分之一且同向,并以地線為公共回路。
如果板卡產(chǎn)生的共模電流不經(jīng)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),那么共模干擾電流就很容易通過接口數(shù)據(jù)線產(chǎn)生電磁輻射——在線纜中因共模電流而產(chǎn)生的共模輻射。美國FCC、國際無線電干擾特別委員會的CISPR22以及我國的GB9254等標準規(guī)范等都對信息技術(shù)設(shè)備通信端口的共模傳導(dǎo)干擾和輻射發(fā)射有相關(guān)的限制要求。為了消除信號線上輸入的干擾信號及感應(yīng)的各種干擾,我們必須合理安排濾波電路來過濾共模和串模的干擾,共模電感就是濾波電路中的一個組成部分。
共模電感實質(zhì)上是一個雙向濾波器:一方面要濾除信號線上共模電磁干擾,另一方面又要抑制本身不向外發(fā)出電磁干擾,避免影響同一電磁環(huán)境下其他電子設(shè)備的正常工作。
2.特性
共模電感具有極高的初始導(dǎo)磁率,在地磁場下具有大的阻抗和插入損耗,對若干擾具有極好的抑制作用,在較寬的頻率范圍內(nèi)呈現(xiàn)出無共振插入損耗特性。
(1)高初始導(dǎo)磁率:是鐵氧體的5-20倍,因而具有更大的插入損耗,對傳導(dǎo)干擾的抑制作用遠大于鐵氧體。
(2)高飽和磁感應(yīng)強度:比鐵氧體高2-3倍。在電流強干擾的場合不易磁化到飽和。
(3)卓越的溫度穩(wěn)定性:較高的居里溫度,在有較大溫度波動的情況下,合金的性能變化率明顯低于鐵氧體,具有優(yōu)良的穩(wěn)定性,而且性能的變化接近于線性。
(4)靈活的頻率特性:而且更加靈活地通過調(diào)整工藝來得到所需要的頻率特性。通過不同的制造工藝,配合適當?shù)木€圈炸熟可以得到不同的阻抗特性,滿足不同波段的濾波要求,使其阻抗值大大高于鐵氧體。
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