探讨共模电感和差模电感的异同
共模电感和差模电感在电磁干扰抑制中扮演着重要角色。它们被广泛应用于各种滤波器和开关电源等产品中。共模电感主要用于抑制共模干扰，而差模电感则用于抑制差模干扰。这两种电感都是关键的滤波元器件。
在日常生活中，我们最常见的共模电感应用是在计算机中。计算机主板上混合了各种高频电路、数字电路和模拟电路，它们在工作时会相互产生大量的高频电磁波，这就是电磁干扰（EMI）。EMI还可能通过主板布线或外部连接线传播出去，导致电磁辐射污染。这不仅影响其他电子设备的正常工作，还对人体健康有害。
共模滤波器中最关键的部分是共模扼流圈。与差模扼流圈相比，共模扼流圈具有显著的优点，即具有极高的电感值并且体积小。在设计共模扼流圈时，需要考虑一个重要问题，即它的漏感，也就是差模电感。通常，我们会假设漏感为共模电感的1%，但实际上漏感的范围在共模电感的0.5%至4%之间。在设计具有最佳性能的扼流圈时，这个误差可能会对结果产生重要影响，因此不容忽视。
漏感的重要性
漏感是指在电感器中由于线圈绕制不紧密或绕线未满一周而导致磁通泄漏出来的现象。在共模扼流圈中，由于存在两个绕组，它们的电流方向相反，以使得磁场为零。然而，如果线圈绕制不紧密或绕线未满一周，就会导致磁通从线圈的"芯"中泄漏出来，从而产生漏感。
共模扼流圈的差模电感可以通过以下方法进行测量：首先，将其中一个引脚与另一个引脚短接，然后测量剩余两个引脚之间的电感。所测得的数值即为共模扼流圈的差模电感。
差模电感与差模电流、线圈的匝数和线圈的几何参数有关。差模电感的计算公式为：
其中，表示差模电感，表示磁通变化量，表示差模峰值电流。
差模电感的大小对共模扼流圈的性能和抑制差模干扰起着重要作用。通过控制差模电感的数值，可以防止芯体发生磁饱和现象，从而有效抑制共模辐射的强度。
共模扼流圈综述
在滤波器设计中，通常假设共模和差模是相互独立的。然而，实际上它们并非完全独立，因为共模扼流圈可以提供相当大的差模电感。因此，在滤波器设计过程中，需要按照一定的顺序处理共模和差模。
首先，应该测量并滤除共模噪声。通过使用差模抑制网络（Differential Mode Rejection NETWORK），可以消除差模成分，从而可以直接测量共模噪声。如果设计的共模滤波器要求同时满足差模噪声的限制范围，就需要测量共模和差模的混合噪声。由于已知共模成分在噪声容限以下，超出范围的仅为差模成分，可以使用共模滤波器的差模漏感来衰减。
对于低功率电源系统，共模扼流圈的差模电感足以处理差模辐射问题，因为差模辐射源的阻抗较小，所以只需要很小的电感就可以起到有效作用。
尽管少量的差模电感非常有用，但是如果差模电感过大，可能会导致扼流圈磁饱和。为了避免磁饱和现象的发生，可以使用公式（2）进行简单计算。公式（2）的目的是控制差模电流以使磁通偏离最大值小于磁饱和值，从而保持共模扼流圈的性能。
需要注意的是，在滤波器设计中要考虑共模和差模之间的相互影响，以及差模电感的大小对滤波器性能的影响。
用LISN原理测量共模扼流圈饱和特性的方法
测量共模线圈磁芯（整体或部分）的饱和特性通常是很困难的。为了了解由60Hz编置电流引起的电感减小对共模滤波器衰减性能的影响，可以进行一些简单的试验。这项测试需要使用示波器和差模抑制网络（DMRN）。
首先，使用示波器监测线电压。按照以下步骤设置示波器的A通道输入信号，并将时间基准设置为2ms/div。然后，在A通道上添加触发信号。当交流电压达到峰值时，会产生线电流。在这个过程中，滤波器的性能会降低。将差模抑制网络（DMRN）的输入端连接到线路电源电源干扰抑制网络（LISN），将输出端与示波器的B通道连接，并使用50欧姆负载与之匹配。
当共模扼流圈在线性区工作时，在输入电流波动期间，B通道监测到的发射增加值不超过6-10 dB。图1显示了这个测试在示波器上的结果，上面的曲线表示共模辐射，下面的曲线表示线电压。在线电压峰值期间，桥式整流器正向导通并传递充电电流。
如果共模扼流圈达到饱和，那么在输入浪涌增加时，发射增加。如果共模扼流圈达到强饱和，发射强度与不使用滤波器时的情况相同，即增益可以轻易达到40 dB以上。这些实验数据可以通过其他方法进行解释。最小发射值（当线电流为0时）是在滤波器没有偏置电流时观察到的效果。峰值发射与最小发射的比率，即降级因子，用于衡量线电流偏移对滤波器实际性能的影响。较大的降级因子表明共模扼流圈磁芯没有得到适当利用，而较好的滤波器的"固有降级因子"大约在2-4之间。这个值受两种现象的影响：第一，由60Hz充电电流引起的电感减小（如上所述）；第二，桥式整流器的正向和反向导通。共模辐射的等效电路由一个约为200 pF的电压源、二极管阻抗和LISN的共模阻抗组成，如图2所示。当桥式整流器正向偏置时，在源阻抗、25欧姆和LISN共模阻抗之间会产生分压现象。当桥式整流器反向偏置时，在源阻抗、整流桥反偏电容和LISN之间也会产生分压现象。当二极管整流桥的反向偏置电容较小时，对共模滤除有一定的效果。而当整流桥正向偏置时，对共模滤除没有影响。
由于产生了分压效应，固有降级因子的预期值约为2左右。实际值变化很大，主要取决于源阻抗和二极管整流桥反向偏置电容的实际大小。在Flugan发明的一个电路中，正是利用这个原理来减小镇流器的传导辐射。
使用电流原理测量共模扼流圈饱和特性的方法如下：
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准备测试装置：使用两只电流探头，其中一只用于监测线电流，另一只用于测量共模发射电流。线电流监视器作为触发源。
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确保绕线布局合理：通过精心合理安排绕线布局，可以实现约30dB的差模电流衰减。这有助于减小测得的差模分量超过预期共模分量值的可能性。
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使用高通滤波器：将一个6kHz转折频率的高阶高通滤波器串联到示波器上（注意要使用50欧姆的终端阻抗进行匹配）。这样可以滤除低频成分，使测量结果更准确。
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插入导线：在每只10μF的电容与电源总线之间插入一根导线。这样可以产生载有极小线电流的导线，以便测量共模辐射。
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夹持电流探头：将电流探头夹在这些载有极小线电流的导线附近，以测量共模辐射电流。
通过上述方法，可以相对准确地测量共模扼流圈的饱和特性。然而，需要注意的是，使用电流原理进行测量时，仍然存在一些隐患和误差。因此，在测试过程中需要谨慎操作，并结合其他测试方法和技术来获取更可靠的结果。
共模扼流圈内存在差模磁通和共模磁通。差模磁通是指通过扼流圈的差模信号引起的磁通，而共模磁通是指通过扼流圈的共模信号引起的磁通。
共模扼流圈的作用是抑制共模信号，将其引入地线或其他地方，以减少电路中的共模干扰。差模信号和共模信号在扼流圈中的传输方式不同，导致它们引起的磁通也不同。
对于差模信号，由于其在扼流圈两侧产生的磁场方向相反，磁场相互抵消，因此差模磁通较小，不会导致扼流圈饱和。
而对于共模信号，由于其在扼流圈两侧产生的磁场方向相同，磁场叠加，导致共模磁通较大。如果共模磁通过大，可能会导致扼流圈饱和，从而降低其抑制共模信号的效果。
因此，共模扼流圈的设计需要考虑到共模磁通的影响，以确保扼流圈能够有效地抑制共模信号，而不会饱和。
根据麦克斯韦方程的讨论，可以得出以下结论：
假设电流密度J产生磁场H，那么附近的另一个电流不会抵消或阻止磁场或由此而产生的电场。相邻的电流可以导致磁场路径的改变。在环形共模电感的特殊情况下，每条引线中的差模电流密度可以假设是相等的，且方向相反。因此，由此产生的磁场在环形磁芯周围的总和为0，在其外部则不为0！
磁芯的作用类似于在线圈绕组间隙处将其分成两半的效果。每个绕组在环形线圈的一半区域内产生磁场，意味着穿过空气的磁场将形成自封闭回路。
这个讨论说明了共模扼流圈中的差模电流和共模电流在磁场产生方面的差异。差模电流产生的磁场在磁芯周围几乎相互抵消，因此对磁芯没有明显的影响。而共模电流产生的磁场则不会相互抵消，在磁芯的周围会形成一个非零的磁场。
这个特性需要在共模扼流圈的设计中考虑到，以确保它能够有效地抑制共模信号。同时，也需要注意共模电流对磁芯的影响，以避免磁芯饱和或其他不良效应的发生。
共模电感与差模电感的区别
1、抗电磁波干扰用的两种电感：共模电感和差模电感。
2、骚扰电磁场在线-线之间产生差模电流，在负载上引起干扰，这就是差模干扰；骚扰电磁场在线-地之间产生共模电流，共模电流在负载上产生差模电压，引起干扰，这就是共模的地环路干扰。
3、抑制共模干扰的滤波电感叫共模电感。抑制差模干扰的滤波电感叫差模电感。
4、共模电感是绕在同一铁心上的圈数相等、导线直径相等、绕向相反的两组线圈。差模电感是绕在一个铁心上的一个线圈。
5、共模电感的特点是：由于同一铁心上的两组线圈的绕向相反，所以铁心不怕饱和。市场上用的最多的磁芯材料是高导铁氧体材料。差模电感的特点是应用在大电流的场合。由于一个铁心上绕的一个线圈，当流进线圈的电流增大时，线圈中的铁心会饱和，因此市场上用的最多的铁心材料是金属粉心材料。特别是铁粉心材料（由于价格便宜）。
共模电感和差模电感在电磁干扰抑制中扮演着重要角色。它们被广泛应用于各种滤波器和开关电源等产品中。共模电感主要用于抑制共模干扰，而差模电感则用于抑制差模干扰。这两种电感都是关键的滤波元器件。 在日常生活中，我们最常见的共模电感应用是在计算机中。计算机主板上混合了各种高频电路、数字电路和模拟电路，它们在工作时会相互产生大量的高频电磁波，这就是电磁干扰（EMI）。EMI还可能通过主板布线或外部连接线传播出去，导致电磁辐射污染。这不仅影响其他电子设备的正常工作，还对人体健康有害。
