[202101] 电感 对电路的影响
时间：2022-10-22 15:00:00
从三点解释 共模电感
- 他们在抑制什么？
- 他们为什么要抑制，或者不抑制的后果是什么？
- 他们能抑制多少？
共模电感抑制共模干扰
差模电感抑制差模干扰
- 主要是指低频信号和电源
电感是作用于电流的元件，其本质是磁通不能跳变。
电感的特性体现在共模差模电感上，保证电感电流不能跳变
一般电磁兼容性(EMC)电子设备在其电磁环境和其他设备之间的相互干扰是不可避免的。
共模干扰
共模干扰：所有电路都产生想要的电压差，方向相同
原因：
- 一般来说，周围大功率交变磁场感应的电压会对其他电路产生感应电流。这种干扰源可以从频率上判断，因为这种感应只能在频率较高时产生，一般为1MHz以上；
- 相互连接的电路接地电压不同。简单言之，没有共同点；
- 与地球有电位差。电源电缆与地球之间的寄生电容器使共模干扰有电路，干扰噪声通过电容器流向地球，在电缆-寄生电容器-地球之间形成共模干扰电流
差模干扰
两个导体之间产生了不想要的电位差，相对方向相反
原因：
- 由于线路不平衡（包括同组信号线长度差异大、阻抗差），共模电感转化为差模
- 刚接通电源的瞬时，可能的瞬时电流
差模和共模干扰的危害
从产品层面来看，它会干扰周围的其他电子产品，抑制和防止其发生EMC这个问题是不可避免的，甚至是法律。例如，经常看到的CE该标志包括英国法律要求电子产品必须符合要求EMC规范。
共模干扰它会产生高范围、高频率的高能辐射，加剧干扰
差模干扰的当电流流过电路中的导线环时，会引起模具干扰辐射，相当于小环天线，可以向空间辐射磁场或接收磁场。
- 但对于差模信号干扰不应该设置太多。现在大多数信号使用差模信号
如何抑制共模干扰？
事实上，电磁感应的根本原理是不同的应用
←共模、差模→
两侧电流↑，电流绕向相反 同向磁场，感抗↑ 阻抗↑，相互抵消共模干扰电流 电感量大
- 相同的电流绕过相同的电流，两侧产生相同的磁场
前侧电流↑，磁场的前感应↑ 后感应磁场相对↓，抑制差模电流
共模电感
- 共模电感的漏感：由于共模电感线圈绕制的时候不能绕满一周，或绕制不够紧密，就会有感应磁场泄漏出来。因为电感不可能是理想的电感，线圈绕完后，不可能所有磁通都集中在线圈的中心内，共模电感一般也具有一定的差模干扰衰减能力。
- 漏感的应用:在EMI在滤波器中，只安装一个共模电感，利用共模电感的泄漏产生适差模电感，抑制差模电流，相当于共模电感和小差模电感，从而达到更好的滤波效果。
- 一般USB有一个完整的方案来抑制共模干扰
因为USB是差分信号干扰源主要是共模干扰，不处理差模干扰
↑没有共模电感。DM/DP虽然双绞线信号线被屏蔽，但高速通信本身很容易被感应和引入共模干扰，超过USB协议规定的限值，造成数据丢失或连接失败
↑通信频率的共模干扰信号在一定程度上受到抑制
差模电感
- 消除高频逆变器的差模干扰是差模电感的主要应用范围
↑直流侧差模在高频逆变器的不同开关频率下EMI对比
↓采用随机PWM加入差模共模滤波后，直流侧EMI
一些其他的
- 现在有一种结合新共模电感差模电感的电感，↓可以达到 Class-A等级的EMC，但实际使用是什么情况，我自己还没有用过，仅供参考
- PS：但如果干扰是电路回路呢？
↓USB电路中的原理图C3、C4共模电容是为了消除电路共模干扰(尽管上图原理图是由于NC了…)，两个对地电压升高，配合CL滤波，作用于共模干扰电压。
↓如果有差模干扰，单侧对另一侧电压升高，用差模电容提供最短的路径使差模干扰信号被旁路。异曲同工。
[1] 张野驰， 蒋 栋， 阳世荣，SiC逆变器在不同开关频率下直流侧EMI滤波器分析[J].国家重点研发计划项目(2016YFB01006024):1003-3076(2018)10-0077-06.
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