【噪聲對策的基礎 第6講】片狀共模扼流線圈
發布時間:2014-07-17 責任編輯:willwoyo
【導讀】此專欄將為大家介紹有關靜噪對策的基礎知識。這次為大家帶來共模扼流線圈的介紹。主要內容有共模扼流線圈根據幹擾和信號的傳輸方式來進行區分,共模扼流線圈的優點等。
共模扼流線圈根據幹擾和信號的傳輸方式來進行區分
zhiqianchuxiandepianzhuangtieyangticizhuhepianzhuangsanduanzidianrongqishiliyongganraopinlvbixinhaopinlvshaogaodeyuanli,jiangzhizuoweiditonglvboqilaixuanzexingdixiaochuganrao。gongmoeliuxianquansuiranyeshiganraolvboqi,danqiyuanlishigenjuchuandaofangshidebutonglaiqufenganraohexinhao,erfeipinlvdechabie。yinciyoubiyaoxianlejiegongmohechamozheliangzhongchuandaofangshi。
共模和差模
通常,基板上電氣電路中從某處流出的電流會通過負荷到達別的電路,經由基板上的其他路線流回來。(很多時候返回路線為基板的接地層)這即為差模流動方式。

圖1 差模的傳導路線
lingyifangmian,suiranbucunzaimingquedejiaxian,danquecunzaibiedechuandaoxianlu。yinjibanshangdegepeixianhezuoweijizhundedadizhijianhuichanshengweiruodejishengdianrong,yincixingchengyoudadiliuchuzaiyouxiangfanfangxiangxiangdadizhehuidechuandaoluxian。zhejiujiaogongmo。

圖2 共模傳導線路
yudijiandejishengdianrongsuiranhenweiruo,dandangxinhaopinlvzengdashi,weiruodejishengdianrongdianzujiangdi,zegongmodianliurongyitongguo。yibangongmodianliubuhuizhudongtongguodianzi 電路,但當電源電路或驅動器IC的地線鬆動時,其所驅動的電路整體也會不穩定,從而形成共模幹擾。此電路中如有連接外部的電纜,電纜中也會有共模電流通 過,由於其電位相對地不穩定,故形成幹擾電波射出。[page]
共模扼流線圈是僅對共模電流作用的靜噪濾波器
共模扼流線圈是利用上述共模和差模的傳導方式區分噪聲和信號的靜噪濾波器。一句話概括,即為僅作用於共模的濾波器。圖3為共模扼流線圈的原理圖。

圖3 共模扼流線圈的工作原理
共模扼流線圈是將2根導線纏繞在一個磁芯上(高頻使用時是鐵氧體磁芯)。如此就有4個接頭。兩個纏繞方向互為反向。當共模電流通 guozhezhongxianquanshi,gexianquanyindianciyoudaoxianxiangchanshengcitongliang,danyinchanshengdecitongliangfangxiangxiangtong,congerbicizengqiang,dianganxingnengdeyitigao。erdangxianquanzhongtongguochamodianliushi,yinchanshengdecitongliang 方fang向xiang相xiang反fan,磁ci通tong量liang相xiang互hu抵di消xiao。由you此ci電dian感gan對dui差cha模mo電dian流liu的de作zuo用yong消xiao失shi。如ru此ci,形xing成cheng在zai共gong模mo扼e流liu線xian圈quan中zhong電dian感gan對dui差cha模mo沒mei有you作zuo用yong,僅jin對dui共gong模mo作zuo用yong的de濾lv波bo器qi。
共模扼流線圈的優點
共模扼流線圈有2個優點。
①即使信號和噪聲的頻率重合,隻要傳導方式不同,就能清除噪聲。
②即使通過差模大電流,也不會出現磁芯飽和從而導致性能下降
共模扼流線圈最大的特點就是不用借助頻率就能分離噪聲和信號。最近高速差動傳遞作為電子設備信號傳遞方法使用的情況不斷增加。USB、SATA、HDMI shigaosuchadongchuandidedaibiao。gaosuchadongchuanshuxianzhongdexinhaopinlvhengao,guerwufaxiangtieyangticizhunayang,liyongpinlvqufenzaoyinhexinhaodelvboqiwufajiangzhishidangfenli。ruoshizhongshiduixinhaode 影響,就無法清除噪聲;ruoshizhongshiqingchuzaosheng,zeyibufenxinhaoyehuishuaijian,yingxiangxinhaodezhiliang。gongmoeliuxianquanshigenjuchuandifangshifenlixinhaoheganrao,yincijishitongguogaosuxinhao,zhi 要yao是shi差cha模mo,就jiu不bu會hui造zao成cheng影ying響xiang。高gao速su差cha動dong傳chuan輸shu線xian中zhong的de信xin號hao隻zhi有you原yuan則ze差cha模mo,此ci處chu構gou成cheng幹gan擾rao的de主zhu要yao是shi共gong模mo,因yin此ci通tong過guo使shi用yong共gong模mo扼e流liu線xian圈quan,可ke在zai不bu影ying響xiang高gao速su信xin號hao的de情qing況kuang下xia有you效xiao 消除共模幹擾。

圖4 高速差動傳輸線中消除幹擾的比較
因輸入電源的工業電源線或AC接合器的次側接電纜,此電纜有時會成為幹擾發射天線,造成問題。若在此使用鐵氧體磁珠或正常模扼流 xianquandengchamoyongdianganxinglvboqi,zetongguocichudedadianliuhuishicixincixingbaohe,dianganxingnengjiangdafuxiajiang。cishi,gongmoeliuxianquanjiuqidaozuoyong。zaigongmoeliuxianquanzhong,chamodianliuchanshengde 磁通量彼此抵消,不會發生磁性飽和。因此共模扼流線圈在大電流電源線的噪聲對策中也得到廣泛運用。[page]
共模扼流線圈之例

圖5 共模扼流線圈之例
用於AC電源線時,因有高壓電,故進行了充分的安全性考慮。而用於高速信號線時,則主要考慮片狀結構,以便滿足小型化的要求。另 外(wai),在(zai)鐵(tie)氧(yang)體(ti)磁(ci)芯(xin)上(shang)卷(juan)線(xian)的(de)卷(juan)線(xian)型(xing)和(he)應(ying)用(yong)濾(lv)波(bo)器(qi)線(xian)圈(quan)的(de)濾(lv)波(bo)器(qi)型(xing)係(xi)列(lie)也(ye)正(zheng)被(bei)產(chan)品(pin)化(hua)。卷(juan)線(xian)型(xing)的(de)特(te)點(dian)是(shi)高(gao)性(xing)能(neng),而(er)濾(lv)波(bo)器(qi)型(xing)的(de)特(te)點(dian)則(ze)是(shi)小(xiao)型(xing)。圖(tu)6為卷線型片狀共模扼 流線圈的結構示例。2根線同時纏繞使去線與回線毗鄰,線與線之間的磁性相互結合,共模和差模的選擇性增高。

圖6 卷線型片狀共模扼流線圈的結構示例
[page]共模扼流線圈的注意點
到此為止的說明都是針對共模扼流線圈不會影響差模方式而言的,但其實這是共模扼流線圈的理 想(xiang)情(qing)況(kuang)。實(shi)際(ji)上(shang),線(xian)圈(quan)間(jian)產(chan)生(sheng)的(de)磁(ci)通(tong)量(liang)會(hui)有(you)一(yi)部(bu)分(fen)殘(can)留(liu)下(xia)來(lai),成(cheng)為(wei)一(yi)部(bu)分(fen)電(dian)阻(zu)。雖(sui)然(ran)這(zhe)種(zhong)差(cha)模(mo)電(dian)阻(zu)十(shi)分(fen)微(wei)弱(ruo),但(dan)在(zai)信(xin)號(hao)頻(pin)率(lv)很(hen)高(gao)時(shi),有(you)必(bi)要(yao)考(kao)慮(lv)這(zhe)種(zhong)影(ying)響(xiang)。圖(tu)7為實 際的片狀共模扼流線圈電阻曲線由圖可知差模電阻在1GHz左右時升高。最近,低壓差模電阻的片狀共模扼流線圈也正被逐漸產品化,在處理Display Port和USB3.0等頻率很高的信號時,相應片狀共模扼流線圈的選擇是很重要的。備有高速差動線方麵的片狀共模扼流線圈選擇指南,請參考。

圖7 共模扼流線圈電阻特性
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