很多設(shè)計師對于共模電感的設(shè)計大多有一種感覺，那就是總覺得共模電感的設(shè)計看起來十分簡單，但實(shí)際操作起來上，又有點(diǎn)復(fù)雜。的確共模電感的設(shè)計要考慮溫度及應(yīng)力等等因素。

共模電感多用在電磁干擾電磁干擾濾波器（簡稱EMI濾波器）中。得益于共模電感很高的阻抗，可抑制高頻電路中產(chǎn)生的高頻噪聲。共模電感的構(gòu)造不像工字電感和貼片電感單單把線圈繞在磁芯上面，共模電感的磁芯是環(huán)形的，繞線分單雙股繞線，是共模電感特有的繞線方法。下面來簡述一下共模電感設(shè)計需要注意哪些因素？

共模電感設(shè)計一般需要注意三個參數(shù)，輸入電流、阻抗和頻率。

1.輸入電流：

一般情況下，在電路板設(shè)計完成，有一個固定的輸入電流，通過輸入電流來確定共模電感尺寸。

2.阻抗和頻率

阻抗一般是和頻率是有關(guān)聯(lián)的，每個電路中的頻率是不同的，需要通過頻率計算出電路中的阻抗，使用相同抗性的共模電感是最佳選擇。

當(dāng)參數(shù)確定，我們需要考慮共模電感的磁芯和線材，并且還要計算需要的匝數(shù)，當(dāng)然這個可以交給專業(yè)做共模電感的廠家去設(shè)計。線徑由線路電路決定，通常測試一圈的流量量是多少，就可以算出需要繞多少圈。磁芯一般考慮的比較多一點(diǎn)，根據(jù)溫度，頻率，還有成本等因素來確定最后使用什么材質(zhì)的磁芯。

共模電感器之設(shè)計步驟：

Step 0 SPEC取得：EMI允許級別，應(yīng)用位置。

Step 1電感值確定。

Step 2 core材質(zhì)及規(guī)格確定。

Step 3繞組匝數(shù)及線徑確定。

Step 4打樣

Step 5測試

設(shè)計舉例

圖3實(shí)際EMI濾波器

Step 0 ： 如圖3所示EMI濾波電路

CX = 1.0 Uf Cy = 3300PF EMI等級 ： Fcc Class

Type ： Ac Common Mode Choke

Step 1：電感（L）確定：

由電路圖可知共模信號由L3和C2、C3組成的共模濾波器抑制，實(shí)際L3與C2和C3構(gòu)成兩路LC串聯(lián)電路，分別吸收L和N在線的噪聲。只要確定濾波電路的截止頻率，也已知電容容量C，則可以下式求出電感L。

fo= 1/（2π√LC）L → 1/（2πfo）2C

通常EMI測試頻寬如下：

傳導(dǎo)干擾：150KHZ →30MHZ（注：VDE標(biāo)準(zhǔn)10KHZ - 30M）

輻射干擾：30MHZ 1GHZ

實(shí)際的濾波器無法達(dá)到理想濾波器那樣陡峭的阻抗曲線，通?？蓪⒔刂诡l率設(shè)定在50KHZ左右。在此，假設(shè)f o = 50KHZ，則

L =1/（2πfo）2C = 1/ ［（ 2*3.14*50000）2 *3300*10-12］ = 3.07mH

L1、L2、C1組成（低通）常模濾波器，線間電容有1.0uF，則常模電感為：

L = 1/ ［（ 2*3.14*50000）2 *1*10-6］ = 10.14uH

如此，可得到理論要求的電感值，若想獲得更低的截止頻率fo，則可進(jìn)一步加大電感值，截止頻率一般不低于10KHZ。理論上電感量越高對EMI抑制效果越好，但過高的電感將使截止頻率更低，而實(shí)際的濾波器只能做到一定寬帶，也就使高頻噪聲的抑制效果變差（一般開關(guān)電源的噪聲成分約為5 ~10MHZ間，但也有超過10MHZ之情形）。另外，電感量愈高，則繞線匝數(shù)愈多，或CORE之ui越高，如此將造成低頻阻抗增加（DCR變大）。匝數(shù)增加使分布電容也隨之增大（如圖4），使高頻電流全部經(jīng)此電容流通。過高的ui使CORE極易飽和，同時制作也極困難，成本也較高。

圖4有分布電容Cd之等效電路圖

Step 2 CORE材質(zhì)及SIZE確定

從前述設(shè)計要求中可知，共模電感器需不易飽和，如此就需要選擇低B - H角形比之材料，因需要較高的電感值，磁芯的ui值也就要高，同時還必須有較低的磁芯損耗和較高的Bs值，符合上述要求之CORE材質(zhì)，目前以Mn - Zn鐵氧體材料CORE最為合適。

COEE SIZE在設(shè)計時并無一定的規(guī)定，原則上只要符合所需電感量，且在允許的低頻損耗范圍內(nèi)，以所設(shè)計的產(chǎn)品體積最小化即可。

因此，CORE材質(zhì)及SIZE提取應(yīng)以成本、允許損耗、安裝空間等作考察。共模電感常用CORE之ui約在2000 ~ 10000之間。Iron Powder Core也有低的鐵損，高的Bs和較低的B - H角形比率，但其ui較低，故一般不被應(yīng)用于共模電感，而該類磁芯卻是常模電感器之優(yōu)選材料。

Step 3確定匝數(shù)N和線徑dw

首先確定CORE之規(guī)格，如本例采用T18*10*7、A10、AL = 8230±30%，則：

N = √L / AL = √（3.07*106 ） / （8230*70%） = 23 TS

線徑以電流密度3 ~ 5A / mm2為選擇原則，若空間允許可選擇盡量低的電流密度。假設(shè)本例輸入電流I i = 1.2A，取J = 4 A / mm2

則Aw = 1.2 / 4 = 0.3 mm2 Φ0.70 mm

實(shí)際的共模電感還必需通過實(shí)做樣品進(jìn)行測試，方可確認(rèn)設(shè)計之可靠性，因為制作工藝的差異也將導(dǎo)致電感參數(shù)的差異而影響濾波效果，如分布電容的增加，將使高頻噪聲更易傳遞，兩繞組的不對稱性，使兩組感量差異變大，對常模信號形成一定阻抗。