电磁干扰按电流流动模式可分为共模干扰与差模干扰

在电子电路中，电磁干扰按电流流动模式可分为共模干扰与差模干扰。共模干扰是指两条信号线上的干扰电流以相同方向同时流动，并通过地线形成回路，其本质是信号线与地线之间的电位差波动。例如，当开关电源的功率器件开关动作时，产生的高频噪声会以共模电流的形式通过电源线向大地辐射。而差模干扰则是两条信号线上的干扰电流方向相反，仅在两条信号线之间流动，相当于信号线之间的电压波动，常见于数据线传输过程中因外界电磁耦合产生的信号畸变。

共模电感的设计巧妙利用了电磁感应原理。其核心结构是在同一磁芯上绕制两个匝数相同、绕向一致的线圈，当共模电流流过时，两个线圈在磁芯中产生的磁场方向相同，磁通量相互叠加，从而产生较大的电感量来抑制共模电流;而对于差模电流，两个线圈产生的磁场方向相反，磁通量相互抵消，电感量极小，几乎不影响正常信号传输。差模电感则通常是一个单独的线圈，当差模电流通过时，线圈产生的自感电动势会阻碍电流的变化，从而抑制差模干扰，但对共模电流的抑制效果甚微。

共模电感对磁芯材料的要求较为特殊，需要在高频段具有高磁导率和低损耗特性。铁氧体材料因其在高频下磁导率稳定、损耗小，成为共模电感磁芯的首选，如镍锌(Ni - Zn)铁氧体适用于数百兆赫兹的高频场景，锰锌(Mn - Zn)铁氧体则在几十兆赫兹范围内表现更佳。差模电感的磁芯材料选择相对灵活，除铁氧体外，铁粉芯、硅钢片等也可根据具体应用场景选用。例如，在大电流低频场景中，硅钢片磁芯因其饱和磁通密度高的特点而被广泛使用。

共模电感的两个线圈匝数必须严格相等，否则会导致差模电感量增加，影响正常信号传输。匝数的多少直接影响共模电感量的大小，通常根据需要抑制的共模噪声频率范围来确定，高频噪声需要较多的匝数以获得足够的电感量。而差模电感的匝数设计则需兼顾电感量和电流承载能力，匝数越多电感量越大，但线阻也会增加，可能导致发热问题。线径的选择则主要取决于通过的电流大小，大电流场景下需选用较粗的导线以降低铜损。

共模电感的频率特性曲线呈现出典型的带阻特性，在特定频率范围内电感量较大，对共模噪声的抑制效果显著。通过网络分析仪测试可以发现，当频率超过磁芯材料的截止频率时，电感量会迅速下降，抑制效果减弱。差模电感的频率特性则更接近一个理想电感，其电感量在低频段较为稳定，随着频率升高，由于分布电容的影响，会出现自谐振现象，超过谐振频率后电感量开始下降，抑制效果变差。

在开关电源的 EMI 滤波电路中，共模电感与差模电感常常配合使用，形成 “共模 + 差模” 的复合滤波结构。共模电感主要抑制电源线上的共模噪声，防止其向外界辐射或引入外界干扰;差模电感则用于抑制电源内部产生的差模噪声，改善输出电压的纹波特性。而在电机驱动电路中，差模电感则常用于抑制电机换向时产生的差模尖峰电压，保护驱动芯片。

许多工程师在设计 EMI 滤波电路时，容易忽视共模电感与差模电感的频率适用范围。例如，将用于低频场景的共模电感应用于高频噪声抑制，由于高频下电感量急剧下降，导致滤波效果不佳。解决这一问题的关键是在选型前准确测量噪声的频率分布，根据噪声频率范围选择合适磁芯材料和匝数的电感。此外，差模电感的电流承载能力不足也会导致过热烧毁，设计时需预留 30% 以上的电流裕量。

共模电感的两个线圈在安装时应尽量保持对称，避免因磁场耦合不均匀而产生额外的差模电感。同时，共模电感应靠近噪声源安装，以缩短噪声电流的路径，提高抑制效果。差模电感的安装则需注意远离强磁场干扰源，防止其电感量因外界磁场影响而发生变化。在 PCB 布局中，电感的引脚走线应尽量短而粗，减少寄生电感和电阻的影响。

随着电子设备向高频化、小型化方向发展，共模电感与差模电感也面临着新的技术挑战。一方面，需要开发更高磁导率、更低损耗的新型磁芯材料，以满足高频段的电磁干扰抑制需求;另一方面，在有限的空间内实现更高的电感量和更好的滤波性能，也对电感的结构设计和制造工艺提出了更高要求。例如，采用新型的绕线技术和封装形式，以减小电感的体积和寄生参数。