??? 小知識：EMI(Electro Magnetic Interference，電磁干擾)

??? 計算機內(nèi)部的主板上混合了各種高頻電路、數(shù)字電路和模擬電路，它們工作時會產(chǎn)生大量高頻電磁波互相干擾，這就是EMI。EMI還會通過主板布線或外接線纜向外發(fā)射，造成電磁輻射污染，不但影響其他的電子設備正常工作，還對人體有害。

??? PC板卡上的芯片在工作過程中既是一個電磁干擾對象，也是一個電磁干擾源?？偟膩碚f，我們可以把這些電磁干擾分成兩類：串模干擾(差模干擾)與共模干擾(接地干擾)。以主板上的兩條PCB走線(連接主板各元件的導線)為例，所謂串模干擾，指的是兩條走線之間的干擾；而共模干擾則是兩條走線和PCB地線之間的電位差引起的干擾。串模干擾電流作用于兩條信號線間，其傳導方向與波形和信號電流一致；共模干擾電流作用在信號線路和地線之間，干擾電流在兩條信號線上各流過二分之一且同向，并以地線為公共回路。

??? 如果板卡產(chǎn)生的共模電流不經(jīng)過衰減過濾(尤其是像USB和IEEE 1394接口這種高速接口走線上的共模電流)，那么共模干擾電流就很容易通過接口數(shù)據(jù)線產(chǎn)生電磁輻射——在線纜中因共模電流而產(chǎn)生的共模輻射。美國FCC、國際無線電干擾特別委員會的CISPR22以及我國的GB9254等標準規(guī)范等都對信息技術設備通信端口的共模傳導干擾和輻射發(fā)射有相關的限制要求。為了消除信號線上輸入的干擾信號及感應的各種干擾，我們必須合理安排濾波電路來過濾共模和串模的干擾，共模電感就是濾波電路中的一個組成部分。

??? 共模電感實質(zhì)上是一個雙向濾波器：一方面要濾除信號線上共模電磁干擾，另一方面又要抑制本身不向外發(fā)出電磁干擾，避免影響同一電磁環(huán)境下其他電子設備的正常工作。

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??? 在實際電路設計中，還可以采用多級共模電路來更好地濾除電磁干擾。此外，在主板上我們也能看到一種貼片式的共模電感，其結構和功能與直立式共模電感幾乎是一樣的。

??? 為什么共模電感能防EMI？要弄清楚這點，我們需要從共模電感的結構開始分析。

??? 共模電感的濾波電路，La和Lb就是共模電感線圈。這兩個線圈繞在同一鐵芯上，匝數(shù)和相位都相同(繞制反向)。這樣，當電路中的正常電流流經(jīng)共模電感時，電流在同相位繞制的電感線圈中產(chǎn)生反向的磁場而相互抵消，此時正常信號電流主要受線圈電阻的影響(和少量因漏感造成的阻尼)；當有共模電

??? 流流經(jīng)線圈時，由于共模電流的同向性，會在線圈內(nèi)產(chǎn)生同向的磁場而增大線圈的感抗，使線圈表現(xiàn)為高阻抗，產(chǎn)生較強的阻尼效果，以此衰減共模電流，達到濾波的目的。

??? 事實上，將這個濾波電路一端接干擾源，另一端接被干擾設備，則La和C1，Lb和C2就構成兩組低通濾波器，可以使線路上的共模EMI信號被控制在很低的電平上。該電路既可以抑制外部的EMI信號傳入，又可以衰減線路自身工作時產(chǎn)生的EMI信號，能有效地降低EMI干擾強度。

??? 國內(nèi)生產(chǎn)的一種小型共模電感，采用高頻之雜訊抑制對策，共模扼流線圈結構，訊號不衰減，體積小、使用方便，具有平衡度佳、使用方便、高品質(zhì)等優(yōu)點。廣泛使用在雙平衡調(diào)音裝置、多頻變壓器、阻抗變壓器、平衡及不平衡轉換變壓器...等。

??? 還有一種共模濾波器電感/EMI濾波器電感采用鐵氧體磁心，雙線并繞，雜訊抑制對策佳，高共模噪音抑制和低差模噪聲信號抑制，低差模噪聲信號抑制干擾源，在高速信號中難以變形，體積小、具有平衡度佳、使用方便、高品質(zhì)等優(yōu)點。廣泛使用在抑制電子設備EMI噪音、個人電腦及外圍設備的 USB線路、DVC、STB的IEEE1394線路、液晶顯示面板、低壓微分信號...等。

??? 對理想的電感模型而言，當線圈繞完后，所有磁通都集中在線圈的中心內(nèi)。但通常情況下環(huán)形線圈不會繞滿一周，或繞制不緊密，這樣會引起磁通的泄漏。共模電感有兩個繞組，其間有相當大的間隙，這樣就會產(chǎn)生磁通泄漏，并形成差模電感。因此，共模電感一般也具有一定的差模干擾衰減能力。

??? 在濾波器的設計中，我們也可以利用漏感。如在普通的濾波器中，僅安裝一個共模電感，利用共模電感的漏感產(chǎn)生適量的差模電感，起到對差模電流的抑制作用。有時，還要人為增加共模扼流圈的漏電感，提高差模電感量，以達到更好的濾波效果。

??? 磁環(huán)類型的鐵芯優(yōu)點：

??? 高初始導磁率(這個是共模電感的基本要求)、高飽和磁感應強度、溫度較之鐵氧體穩(wěn)定(可以理解為溫升小)，頻率特性比較靈活，因為導磁率高，很小就可以做出很大的感量，適應頻率比較寬;

??? 整體優(yōu)勢：

??? 因為初始導磁率是鐵氧體的5-20倍，對傳導干擾的抑制作用遠大于鐵氧體;

??? 納米晶的高飽和磁感應強度比鐵氧體的好，所以在大電流下不易飽和;

??? 溫升較之UF系列的要低，我實際測試：室溫下要低將近10度(個人測試值僅作參考);

??? 結構上的靈活令其適應性好，從加工工藝上進行改變，即可適應不同需求(見過節(jié)能燈上用的磁環(huán)電感，使用相當靈活);

??? 分布電容會更小，因為繞線的面積更寬，體積也相對較小;

??? 環(huán)行所用匝數(shù)少一點，分布參數(shù)小一點，效率占優(yōu)(針對具體進行分析，我猜是因為線徑的緣故，望補充);

??? 整體劣勢：

??? 磁環(huán)孔徑小，機器難以穿線，需要人工去繞，費時費力，加工成本高，效率低。而在成本壓力日益增加的同時，這一點已尤為重要了。

??? 耐壓方面較之UF優(yōu)勢不大：我自己想的，因為看到很多磁環(huán)共模中間使用扎線帶隔開的，這樣不是很可靠，有的中間拉開一定距離，線用點膠固定，時間長了，可靠性怎么樣呢?如果電感量要求比較大，線會擠在一起，安全性上有一點疑惑。

??? 安裝不便，故障率較高---來自發(fā)燒友的分享：“一般性能是一樣的，同樣線徑磁環(huán)要比 UF10.5做的感量要高，容易實現(xiàn)。測試傳導時相同感量有遇到UF10.5比較好，相差5個DB左右!磁環(huán)要是像年紀圖片是比較便宜，但不好插件，故障比較大。要是加了底座也不便宜，比UF10.5貴”

??? 應用：

??? 因為成本的因素，磁環(huán)大多用在大功率的電源上，發(fā)燒友形容：“小功率的用磁環(huán)太高檔了”，是有道理的。

??? 當然因為體積小，對體積有要求的小功率電源，采用磁環(huán)的也是很OK的選擇。

??? 綜合性能比起來，優(yōu)于UF系的。如果成本壓力不大的項目，可以考慮用磁環(huán)的。我實際測試傳到，用磁環(huán)的余量要低更多。而且感量還比UF的小。

??? 再說說UF/UU系列的共模

??? 材料：基本上為鐵氧體，當然這鐵氧體也有區(qū)別的，一般有MXO-錳鋅類和NXO-鎳鋅類。鎳鋅類的主要優(yōu)點是：初始磁導率低(小于1000u)，但是可以工作在比較高的頻率(大于100MHZ)下，保持磁導率不變。很強很偉大。

??? NXO比MXO電阻率高。利用鐵氧體對高頻雜波的類似阻尼的作用將高頻雜波以熱能的方式釋放出來，這就解釋了共模電感的溫度問題。

??? 整體優(yōu)勢：

??? 最重要的一點：成本低(我用的這個是0.9元人民幣)，可以用機器繞、高效，常用UU9.8或UU10.5;

??? 有骨架，繞制工藝應該會更好控制，可以做更高的電感量;

??? 耐壓及可靠性要好?針對磁環(huán)共模的;

??? 好插件，好安裝。四個腳嘛，孔位對了就沒一點問題;基本用在小電流的電源上，因為線徑不可以用很粗的，故電流不能太大;

??? 整體劣勢：

??? 空間因素：封裝位置大，maybe是因為比較強壯，不像磁環(huán)那么小巧玲瓏;

??? 發(fā)熱比較嚴重，也是根據(jù)我實測的：90V輸入滿載室溫下，可以到快90度;

??? 應用：

??? 一般用在成本控制比較嚴格的、抑或小功率的場合;

??? 共模電感缺失=防EMI性能低下？這樣的說法顯然是頗為片面的。

??? 誠然，由于國家的EMI相關規(guī)范并不健全，部分廠商為了省料就鉆了這個空子，在整體防EMI性能上都大肆省料壓縮成本(其中就包括共模電感的省略)，這樣做的直接后果就是主板防EMI性能極其低下；但是對于那些整體設計優(yōu)秀，用料不縮水的主板，即使沒有共模電感，其整體防EMI性能仍能達到相關要求，這樣的產(chǎn)品仍然是合格的。因此，單純就是否有共模電感這一點來判斷主板的優(yōu)劣并不恰當.

??? (1)繞制在線圈磁芯上的導線要相互絕緣，以保證在瞬時過電壓作用下線圈的匝間不發(fā)生擊穿短路;

??? (2)當線圈流過瞬時大電流時，磁芯不要出現(xiàn)飽和;

??? (3)線圈中的磁芯應與線圈絕緣，以防止在瞬時過電壓作用下兩者之間發(fā)生擊穿;

??? (4)線圈應盡可能繞制單層，這樣做可減小線圈的寄生電容，增強線圈對瞬時過電壓的承受能力。

??? 通常情況下，同時注意選擇所需濾波的頻段，共模阻抗越大越好，因此我們在選擇共模電感時需要看器件資料，主要根據(jù)阻抗頻率曲線選擇。另外選擇時注意考慮差模阻抗對信號的影響，主要關注差模阻抗，特別注意高速端口。