差模电感与共模电感总结

差模电感与共模电感总结

bujidao1128---布吉岛

2025.5.11

差模干扰信号和共模干扰信号

差模干扰信号是两个输入电源线之间反方向构成的电流回路信号。

共模干扰信号是两个输入线上同方向与大地构成的电流回路信号。

简而言之：
差模信号就是两个大小相等、方向相反的信号。

共模信号就是两个大小相等、方向相同的信号。

• 差分信号受到共模信号干扰，比如都是同向正或同向负的干扰，电容C1不会滤除对应的干扰，但电容C2，C3会响应，会滤除对应的干扰。

• 差分信号受到差模信号干扰，比如DFP-T受正向干扰，DFM-T受负向干扰，电容C1会响应，滤除对应的干扰，电容C2，C3也会响应，滤除对应的干扰。

• 差分信号无论受到共模信号干扰，还是差模信号干扰，电容C2，C3都会响应，滤除对应的干扰。

差模电感和共模电感

抑制差模干扰的滤波电感被称为差模电感。

抑制共模干扰的滤波电感被称为共模电感。

差模电感：特点是应用在大电流的场合，由于一个铁心上绕的一个线圈，当流进线圈的电流增大时，线圈中的铁心会饱和，因此市场上用的最多的铁心材料是金属粉心材料。

共模电感：特点是由于同一铁心上的两组线圈的绕向相反，所以铁心不怕饱和。市场上用的最多的磁芯材料是高导铁氧体材料。

共模电感

• 作用对象：共模信号（两条线对地同方向的噪声电流）。

• 工作原理：

  • 共模电感由两个线圈绕在同一磁芯上，线圈匝数相同且绕向一致。

  • 共模信号通过时，两线圈电流方向相同，产生的磁通在磁芯中叠加，电感量显著增大，形成高阻抗，从而抑制共模噪声。

  • 差模信号通过时，两线圈电流方向相反，磁通在磁芯中相互抵消，电感量几乎为零，因此对差模信号无抑制作用。

• 典型应用：

  • 电源滤波器（如开关电源输入端的EMI滤波）。

  • 抑制高频共模噪声（如USB、HDMI接口的电磁兼容设计）。

差模电感

• 作用对象：差模信号（两条线之间方向相反的信号或噪声）。

• 工作原理：

  • 差模电感是单一线圈绕制，或通过磁芯串联在差模电流路径上。

  • 差模信号通过时，电感对电流变化呈现高阻抗（感抗XL=2πfL），从而抑制差模噪声。

  • 共模信号通过时，由于两条线的电流方向相同，电感对共模电流的阻抗极低（近似短路），因此无法抑制共模噪声。

• 典型应用：

  • 直流电源滤波（如LC滤波电路中的电感）。

  • 抑制低频差模噪声（如电源纹波）。

核心区别

特性	共模电感	差模电感
结构	双线圈绕制，磁芯闭合	单线圈或串联在差模路径
抑制信号	共模信号（同方向对地噪声）	差模信号（线间反向噪声）
磁通特性	共模电流→磁通叠加（高感抗）	差模电流→磁通不抵消（高感抗）
对差模信号	磁通抵消→无抑制作用	直接抑制
对共模信号	直接抑制	磁通不叠加→无抑制作用

示例电路

例如，在开关电源输入端：

• 共模电感（如磁环双绕组）抑制共模噪声。

• 差模电感（如工字电感）与X电容串联，滤除差模噪声。

• Y电容进一步旁路共模噪声到地。

绕线结构

共模电感绕制一般是双线双向；差模电感则是单向绕制。

绕在同一铁心上的圈数相等，导线直径相等，绕线相反的两组线圈的是共模电感；差模电感是绕在一个铁心上的一个线圈。

两者最明显的一个区别：共模电感有4个引脚，差模电感有2个引脚。

共模电感是两个绕组，同进同出的，同名端一般位于磁环同侧。接线错误会导致共模电感失效。共模电感绕组匝数相同，如果分布不对称的话则不是共模电感。

电路连接

差模电感一般串接在电路中，有时需要抗大电流，一般1-2个。

共模电感一般并联在电路中，前后级的连接，一般一个。

一般都需要配合X、Y电容使用。

实际应用中的组合使用

在电磁兼容（EMC）设计中，通常将共模电感和差模电感结合使用：

1. 共模电感：滤除高频共模噪声（如开关电源的辐射干扰）。

2. 差模电感：滤除低频差模噪声（如电源线传导的纹波）。

3. 配合电容：形成π型滤波器，同时抑制共模和差模干扰。

共模电感的抑制作用

当差模信号进入共模电感时

当差模信号进入共模电感时，一个线圈电流是流入，另一个线圈电流是流出，他们的电流方向是相反的，这时这两个线圈形成的磁场方向我们根据右手定则可以知道方向是相反的，又因为这两个线圈是完全一样的，所以磁场强度是相等的，两个磁场相互抵消，这时这两个线圈基本可以看成导线，对差模信号没有阻碍作用。具体看下图：

当共模信号进入共模电感时

当共模信号进入共模电感时，如果两个线圈电流都是流入的，他们的电流方向是相同的，这时这两个线圈形成的磁场方向我们根据右手定则可以知道方向是相同的，两个磁场叠加成一个更强的磁场，从而两个线圈都具有很大的电感量，会阻止这个共模信号的变化，从而对共模信号有很强的抑制作用。

共模电感对共模信号有抑制作用，对差模信号没有抑制作用

差模电感对共模信号没有抑制作用，对差模信号有抑制作用