Introduction:
本文是EUTTEST 整理编写的 EMC 整改常用器件的第二部分内容,主要介绍了电感的特性,特别是在高频时的特性以及等效电路,最后详细说明了共模电感和差模电感的作用。
电感的特性:
电感是一种常见的电子元器件,电感制作成本低廉,我们可以用它来设计电路,还可以用来整改EMC问题。
电感在应用上的特性主要是高频信号无法导通而低频信号则可以通过,这与电容的特性是相反的。而且当频率f愈大时,我们可以看到所得到的感抗则愈大,这代表的是表示高频电流愈不容易通过。
电感的高频特性:
在高频时电感的作用会受到传输线作用的影响, 此时电感器则不仅只有电感的作用,同时还存在了电容与电阻的效应。

电感的高频特性
从上图可以看出,电感在高频电路中不再是单一的元件,而是变为了一个L和R串联,再并联一个电容的等效电路。由于在高频时电感内的电容C 的阻抗值会变低,此时电感等效电路容易形成并联共振电路,共振电路的共振频率会影响电路的最高工作频率。
因为电感的物理结构有电容效应,这使得原本要抑制的高频噪声反而因为电容效应而直接导通,这样就无法达到滤滤除高频微波的效果 。所以我们在实际整改EMC时还会使用磁珠或铁氧体来替代电感。详见文末的第三部分-铁氧体和磁珠中的相关内容。
共模电感:

共模电感等效电路图
市面上常见的共模电感的等效电路图如上图所示,接下来我们来了解下共模电感的制作原理图:

共模电感的制作原理图
从上图所示的共模电感设计原理图来看,共模电感是由两条线缆分别缠绕在同一个磁珠上,它们不相交,且它们的电流方向相反,我们可以利用右手安培定则来根据电流方向确定磁场的方向,此时两条线缆有共模电流存在时,两条线缆所带的电流是方向相反且大小相等的,这就让共模电感周围出现两个不同极化的磁场,它们垂直相交,互相抵消。也就解决了EMC中的共模干扰问题。

共模电感可以解决共模干扰问题
当我们施加了共模电感后,我们在下图列出了增加共模电感前后的传导测试结果对比图。从图中可以看出,传导发射曲线已经在增加了EMC整改元件后成功降到了限值线以下。

增加共模电感前后的传导测试结果对比
共模电感对于差模噪声无效:
根据上面的分析,当把通过共模电感的共模噪声换为差模噪声时,它们产生的磁场将会大小相等,方向相同而得到加强,所以共模电感对于差模噪声是无效的。
差模电感:

差模电感等效电路图
现在我们将差模电感装入电路中。

将差模电感装入电路
下图展示了差模电感加入前后的传导测试结果对比图,可以看出差模噪声已经被抑制到了限值线以下。

差模电感加入前后的传导测试结果对比图
如何设计滤波器?
当我们找到合适的共模电感和差模电感后,直接将两种电感组合成一个滤波器部件即可。当然,您也可以把X电容和Y电容一起加入到滤波器设计中,毕竟它们都是为了整改EMC问题中的传导发射噪声而存在。

将差模电感和共模电感组合称为滤波器
共模电感和差模电感如何选择?
在选择电感作为EMC整改元件之前,我们需要先测试产品的总干扰输出,它会包含差模和共模干扰,接下来我们就要明确EMC问题来自于common-mode interference还是differential mode interference,如果我们使用EUTTEST推荐的传导共模差模分离器,您将很快得到共模和差模分离后的信号对比,然后根据共模干扰使用共模电感,差模干扰使用差模电感的原则即可解决EMC问题。
结语:
此外还有很多种的元器件可以用于EMC整改,您可以点击以下链接查看更多信息。
- EMC rectification commonly used devices - Part I - capacitors
- EMC整改常用器件-第二部分-电感(本文)
- EMC整改常用器件-第三部分-铁氧体磁环及磁珠
- EMC整改常用器件-第四部分-电磁屏蔽薄膜贴片
- EMC整改常用器件-第五部分-铜箔及铝箔
- EMC整改常用器件-第六部分-铜编织带和接地线
- EMC整改常用器件-第六部分-导电油漆和金属片