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1、能否缺了它?淺談共模電感的防EMI性能2005-3-211:18:00 文/微型計算機(jī)Ada 出處：微型計算機(jī)?一、初識共模電感???共模電感(CommonmodeChoke)，也叫共模扼流圈，常用于電腦的開關(guān)電源中過濾共模的電磁干擾信號。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。圖1：各種CMC·小知識：EMI(ElectroMagneticInterference，電磁干擾) 計算機(jī)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
2、線或外接線纜向外發(fā)射，造成電磁輻射污染，不但影響其他的電子設(shè)備正常工作，還對人體有害。???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?？偟膩碚f，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，
3、如圖1-1所示。圖1-1：串模干擾和共模干擾????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IEEE1394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(biāo)準(zhǔn)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(shí)質(zhì)上是一個雙向?yàn)V
4、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。圖2???圖2是我們常見的共模電感的內(nèi)部電路示意圖，在實(shí)際電路設(shè)計中，還可以采用多級共模電路來更好地濾除電磁干擾。此外，在主板上我們也能看到一種貼片式的共模電感(圖3)，其結(jié)構(gòu)和功能與直立式共模電感幾乎是一樣的。圖3：貼片CMC二、從工作原理看共模電感???為什么共模電感能防EMI？要弄清楚這點(diǎn)，我們需要從共模電感的結(jié)構(gòu)開始分析。圖4：共模電感濾波電路???圖4是包含共模電感的濾波電路，La和Lb就是共模電感線圈。這兩個線圈繞在同一鐵芯
5、上，匝數(shù)和相位都相同(繞制反向)。這樣，當(dāng)電路中的正常電流流經(jīng)共模電感時，電流在同相位繞制的電感線圈中產(chǎn)生反向的磁場而相互抵消，此時正常信號電流主要受線圈電阻的影響(和少量因漏感造成的阻尼)；當(dāng)有共模電流流經(jīng)線圈時，由于共模電流的同向性，會在線圈內(nèi)產(chǎn)生同向的磁場而增大線圈的感抗，使線圈表現(xiàn)為高阻抗，產(chǎn)生較強(qiáng)的阻尼效果，以此衰減共模電流，達(dá)到濾波的目的。???事實(shí)上，將這個濾波電路一端接干擾源，另一端接被干擾設(shè)備，則La和C1，Lb和C2就構(gòu)成兩組低通濾波器，可以使線路上的共模EMI信號被控制在很低的電平上。該電路既可以抑制外部的EMI信號傳入，又可以衰減線路自
6、身工作時產(chǎn)生的EMI信號，能有效地降低EMI干擾強(qiáng)度。·小知識：漏感和差模電感???對理想的電感模型而言，當(dāng)線圈繞完后，所有磁通都集中在線圈的中心內(nèi)。但通常情況下環(huán)形線圈不會繞滿一周，或繞制不緊密，這樣會引起磁通的泄漏。共模電感有兩個繞組，其間有相當(dāng)大的間隙，這樣就會產(chǎn)生磁通泄漏，并形成差模電感。因此，共模電感一般也具有一定的差模干擾衰減能力。???在濾波器的設(shè)計中，我們也可以利用漏感。如在普通的濾波器中，僅安裝一個共模電感，利用共模電感的漏感產(chǎn)生適量的差模電感，起到對差模電流的抑制作用。有時，還要人為增加共模扼流圈的漏電感，提高差模電感量，以達(dá)到更好的濾波效
7、果。三、從看板卡整體設(shè)計看共模電感???在一些主板上，我們能看到共模電感，但是在大多數(shù)主板上，我們都會發(fā)現(xiàn)省略了該元件，甚至有的連位置也沒有預(yù)留。這樣的主板，合格嗎？圖4-1：主板上的共模電感(有、無)???不可否認(rèn)，共模電感對主板高速接口的共模干擾有很好的抑制作用，能有效避免EMI通過線纜形成電磁輻射影響其余外設(shè)的正常工作和我們的身體健康。但同時也需要指出，板卡的防EMI設(shè)計是一個相當(dāng)龐大和系統(tǒng)化的工程，采用共模電感的設(shè)計只是其中的一個小部分。高速接口處有共模電感設(shè)計的板卡，不見得整體防EMI設(shè)計就優(yōu)秀。所以，從共模濾波電路我們只能看到板卡設(shè)計的一個方面，這
8、一點(diǎn)容易被大家忽略，犯下見木不見林的錯
