共模电感的原理与选型

对于一款电子产品，再设计之初，往往要考虑很多问题。例如成本以及功能的实现。在设计过程中，也要考虑很多问题，其中EMI问题就是其中之一。抑制EMI，设计师往往会用到共模电感。

共模电感（Common mode Choke），亦有人把它叫做共模扼流圈。顾名思义，即扼制共模电流的线圈。共模电感一共有四个引脚。

其往往应用于差分信号场景中。简单的讲就是两个大小相同，方向相反的信号，分别在两个导体上传输，其两信号的差，即为差分信号。

例如USB接口，Camera的MIPI信号等，均是采用差分信号的形式。

其在设计中，也往往会选择田间共模电感来起到滤波的作用，抑制共模电流，和对外产生辐射干扰其他电子设备，用以有效的减少EMI问题。

图中的干扰信号为蓝色，即为共模信号。特点是，大小相等，方向相同。

正常的差分信号，特点是，大小相等，方向相反，为图中的绿色部分。

根据右手螺旋定则，差分信号在螺线圈中产生的磁场为红色部分，H1,H2大小相同，方向相反，刚好抵消，差分信号在流经共模电感时，主要受到线圈电阻的影响。

然而，干扰信号即共模信号，在线圈中存在共模电流。其所产生的磁场，大小相同，方向相同，增大了线圈中存在的磁场，然而电感的作用就是阻止电流的变化，实质为阻止磁通量的变化，所以起到了抑制共模电流的作用。同时电感量越大，抑制作用效果越强。

共模电感，几个值得关注的参数

1.封装体积
共模电感分为贴片式的，和插件式的。通常，贴片式的共模电感的焊盘往往可以贴两个0201封装的0欧姆电阻，这也是为什么一些项目中，为了降低成本，会将前期贴片的共模电感，替换为0欧姆电阻。因为0欧姆电阻，在高速信号下，也能起到共模电感的作用。


封装系列如下：

插件

非晶共模

镍锌共模

猛锌共模

大致分为三种材质的共模电感:非晶，镍锌，锰锌，滤波作用的频率也是不一样的，像非晶，锰锌一般都是滤低频，镍锌一般是滤高频。


由于共模电感加工工艺等问题导致共模的电感线圈绕制不可能一模一样，这就会导致漏磁，产生所谓的“漏感”，需要注意考虑差模阻抗对信号的影响，尤其是高速信号，但是产生漏感有时候也不一样就是坏的，利用共模电感产生的漏感有时候可以省去增加差模电感元器件的费用。


贴片




贴片共模电感主要考虑的因素：一般在选择时候特别注意所需滤波的频段，需要看共模电感规格书，主要看阻抗频率曲线，一般共模阻抗越大越好。不同的频率下对应不同的阻抗值。


2. 直流电阻DCR：共模电感线圈的绕线电阻值。

3. 额定电流：允许流过共模电感的最大电流，在进行电路设计时，工作电流要小于共模电感的额定电流。

4. 额定电压：共模电感所能承受的最大电压。在电路设计时，信号线上的电压，一定要小于共模电感工作时的额定电压。

5. 自谐振频率：共模电感，其阻抗是随着频率的变化而变化。在进行选择时，电路工作的信号频率不能高于共模电感在阻抗最大时所对应的频率。