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共模电感(Common mode Choke),也叫共模扼流圈,常用于电脑的开关电源中过滤共模的电磁干扰信号。在板卡设计中,共模电感也是起EMI滤波的作用,用于抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射。

1.信号线用共模扼流圈的偏移改善功能

在信号线中使用共模扼流圈的目的在于消除共模噪音,由于共模扼流圈是变压器的应用元件,因此可以寄希望于差动传输电路的偏移改善功能。在差动传输电路中,将两条线路设计成平衡状态是最理想的,但是由于制造不均衡而导致的线路不平衡事件也时有发生。在这种情况下,两条线路的信号到达时间会发生差别,这便导致了传输信号发生偏移。

 

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在此处放入共模扼流圈后便可减少偏移。

 

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图2展示了通过共模扼流圈改善偏移的结构

共模扼流圈与变压器结构相同,因此当两条信号线的上升/下降时机不均衡时,共模扼流圈就在相反一侧产生电动势,以确保电流的均衡。这种做法可以使差动信号的时机一致,改善偏移。

 

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这是在故意设定了不同线路长度的差动传输线中检测到的波纹,可以看出,在不放入滤波器(共模扼流圈)的情况下,DOUT+和DOUT-的上升/下降时机有所偏差。

DOUT+与DOUT-的总和在两条线路保持平衡的情况下应该是固定值,此时由于平衡被破坏,偏移在一定程度上存在。

当放入了共模扼流圈时,两条线路的上升/下降时机一致,可以看出DOUT+与DOUT-的总和基本固定,偏移得以改善。

2.共模扼流圈的等价电路图

下面的内容我想内行人应该已经知道了,但是由于我经常被问到这些问题,所以想借此机会介绍一下共模扼流圈的等价电路图中记载的黑点的意思。

共模扼流圈的等价电路图如图4所示。

 

 

与变压器形状基本相同。在线圈一侧有两个地方标记了黑点。

经常有人问:"这表示线圈开始绕转吗?"实际上这并不表示在黑点处有什么东西,而是表示两个线圈中磁力结合的方向。在以前的报道中,已经说明了共模扼流圈的结构。共模扼流圈在工作时需要两个线圈中发生的磁通量与共模电流之间互相强化,同时与差动模式电流之间互相抵消。

因此,当2个线圈的绕转方向发生错乱时,往往会产生相反的效果。

 

 

如图5的上半部分所示,当等价电路上的黑点与线圈处于同一侧时,磁力结合作为共模扼流圈发挥作用,如下半部分所示,当等价电路上的黑点处于线圈的另一侧时,磁力结合将不再作为共模扼流圈发挥作用。

可见,黑点位置表示每个线圈的磁力结合方向,并不意味着有黑点的一侧有任何东西。

另外,这个黑点原本表示使用变压器时的电压极性。

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