共模电感的工作原理

共模电感也称为共模扼流线圈，是一种抑制共模干扰的器件，它是由两个尺寸相同，匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上，形成的一个四端器件。当共模电流流过共模电感时，磁芯上的两个线圈产生的磁通相互叠加，从而产生了成倍的电感量，起到抑制共模电流的作用。当差模电流流过共模电感时，磁芯上的两个线圈产生的磁通相互抵消，几乎没有电感量，所以对差模电流几乎没有衰减作用，因此，共模电感能有效地抑制共模干扰信号，而对差模信号无影响。开关电源、变频器、UPS等设备都需要使用共模电感。

共模电感的工作原理

当差模工作电流流过两个绕向相反的线圈时，产生两个相互抵消的磁场H1和H2，此时工作电流主要受线圈欧姆电阻及可忽略不计的工作频率下的小漏电感的阻尼。当共模干扰信号流过两个绕向相反的线圈时，产生两个相互叠加的磁场，线圈即呈现出高阻抗，产生很强的阻尼效果，起到衰减干扰信号的作用，共模电感的工作原理如图所示

共模信号和差模信号只是一个相对量，共模信号又称为共模噪声或对地噪声，是指两根线分别对地的噪声，对于开关电源的输入滤波器而言，共模信号是中性线和相线分别对大地的电信号，虽然中性线和相线都没有直接与大地相连，但中性线和相线与地之间存在寄生电容，寄生电感和杂散电容，共模信号可以通过这些路径流到大地。差模信号是指中性线和相线之间的信号差值。

假设有两个信号V1、V2，则共模信号为(V1+V2)/2；差模信号：对于V1，差模信号为(V1-V2)/2、对于V2，差模信号为(V2-V1)/2。共模信号的特点是幅度相等，相位相同：差模信号的特点是幅度相等，相位相反。

既然是用电感来抑制共模信号，那么抑制的原理就与磁场相关，下面先来看一下如何判断通电螺线管的磁场方向。右手握住螺线管，四指指向电流方向，则拇指指向的就是磁场方向。

(1)通电直导线中的安培定则（也叫右手螺旋定则）：用右手握住直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线环绕方向；

(2)通电螺线管中的安培定则：用右手握住螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。

接下来介绍磁通，垂直通过一个截面的磁力线总量称为该截面的磁通量，简称磁通。磁力线是通电螺线管产生的，是实际存在的，只是看不见也摸不着，对于通电螺线管，磁力线是一个经过螺线管内部的闭合回路，磁力线与磁感应强度B成正比。

        磁通量用F表示，是一个标量，单位为Wb韦伯。磁通量与磁感应强度B和载面积A的关系为F=BA，穿过横截面的磁力线越多，磁通量就感大。对于绕在磁芯上的线圈，在其上通电流i，则线圈的电感L可以表示为L=NF/i；式中，N为线圈匝数。
        综上所述，当绕在磁芯上的线圈的匝数及流过线圈的电流固定不变时，磁芯中穿过的磁力线越多.磁通量就越大，相应的电感量也越大。电感具有阻碍流过其电流的变化的作用，实质就是阻值其磁通量的变化。这就是利用共模电感来抑制共模电流的基本原理。
        共模电感上产生的磁感应强度。电流1产生的磁感应强度为B1，电流2产生的磁感应强度为B2，两个箭头分别表示电流I1和I2在铁氧体中产生的磁力线，由于两条磁力线是叠加的.因此磁通也是相加的，相应的电感量也叠加，电感量感大，对电流的抑制能力就越强。
        共模电感抑制共模电流的原理可以总结如下：共模电感上流过共模电流时磁环中的磁通相互叠加，从而具有相当大的电感量，对共模电流起到抑制作用。
        当两个线圈流过差模电流时，铁氧体磁环中的磁力线相反，导致磁通相互抵消，几乎没有电感量，所以差模信号可以基本无衰减的通过（微弱的衰减来自电感本身的电阻）所以，除开关电源外，差分信号也可以采用共模电感来抑制共模干扰。