差模与共模电感工作原理（共模和差模电感及典型应用电路详解）

重要提示

所谓共模信号就是两个大小相等、方向相同的信号。

所谓差模信号就是两个大小相等、方向相反的信号。

图2-95所示是共模和差模电感器电路，这也是开关电源交流市电输入回路中的EMI滤波器，电路中的L1、L2是差模电感器， L3和L4为共模电感器，C1为X电容，C2和C3 为Y 电容，该电路输入220 V 交流市电，输出电压加到整流电路中。

图2-95 共模和差模电感器电路

重要提示

开关电源产生的共模噪声频率范围为 10 kHz～50 MHz 甚至更高，为了有效衰减这些噪声，要求在这个频率范围内共模电感器能够提供足够高的感抗。

讲解共模电感器工作原理前应该了解共模电感器的结构，这有助于理解共模电感器抑制共模高频噪声。图2-96是共模电感器实物照片和结构示意图。

图2-96 共模电感器实物照片和结构示意图

重要提示

共模电感器的两组线圈绕在磁环上，绕相同的匝数，同一个方向绕制，只是一组线圈绕在左侧，另一组线圈绕在右侧。共模电感器采用高磁导率的锰锌铁氧体或非晶材料，以提高共模电感器性能。

(1)正常的交流电流流过共模电感器分析。如图2-97所示，220 V交流电是差模电流，它流过共模电感器L3和L4的方向如图中所示，两电感器中电流产生的磁场方向相反而抵消，这时正常信号电流主要受电感器电阻的影响(这一影响很小)，以及少量因漏感造成的阻尼(电感)，加上220 V 交流电的频率只有50 Hz，共模电感器电感量不大，所以共模电感器对于正常的220交流电感抗很小，不影响220 V交流电对整机的供电。

图2-97 交流电差模电流流过共模电感器示意图

(2)共模电流流过共模电感器分析。当共模电流流过共模电感器时，电流方向如图2-98所示，由于共模电流在共模电感器中同方向，共模电感器L3和L4内产生同方向的磁场，这时增大了共模电感器L3和L4的电感量，也就是增大了L3和L4对共模电流的感抗，使共模电流受到了更大的抑制，达到了衰减共模电流的目的，起到了抑制共模干扰噪声的作用。

图2-98 共模电流流过共模电感器示意图

加上两只Y电容C2和C3对共模干扰噪声的滤波作用，共模干扰得到了明显的抑制。

图2-99是差模电感器实物照片和结构示意图，显然它与共模电感器不同。

差模电感器磁芯材料有3种：铁硅铝磁粉芯的单位体积成本最低，因此最适合制作民用差模电感器;铁镍 50 和铁镍钼磁粉芯的价格远远高于铁硅铝磁粉芯，因此更适合军用和一些对体积与性能要求高的场合。

图2-99 差模电感器实物照片和结构示意图

图2-100所示是差模电感器电路，差模电感器L1、L2与X电容串联构成回路，因为L1和L2对差模高频干扰的感抗大，而X电容C1对高频干扰的容抗小，这样将差模干扰噪声滤除，而不能加到后面的电路中，达到抑制差模高频干扰噪声的目的。

图2-100 差模电感器电路

图2-101是开关电源电路板中差模电感器和共模电感器位置示意图，利用其外形特征的不同可以方便地区分它们。另外，一些开关电源中利用共模电感器漏感来代替差模电感器，这时在开关电源电路板上就见不到差模电感器。

图2-101 开关电源电路板中差模电感器和共模电感器位置示意图