在設(shè)計(jì)電路時(shí)，如果現(xiàn)有的共模電感不能滿足需求，就需要進(jìn)行產(chǎn)品定制，以確保共模電感滿足電路的抗電磁干擾及結(jié)構(gòu)布局等需求。而定制共模電感時(shí)需要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景、性能參數(shù)需求等選擇合適的材料與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。對(duì)于選型工程師來(lái)說(shuō)，明確自己的需求很關(guān)鍵。

01 共模電感的定義

首先我們先弄清楚什么是共模電感。

定義：共模電感 (Common mode Choke)，也叫共模扼流圈，是在一個(gè)閉合磁環(huán)上繞制方向相反、匝數(shù)相同的線圈。其共模阻抗很大，對(duì)共模干擾具有抑制作用；而差模阻抗很低，對(duì)差模信號(hào)基本無(wú)抑制作用。

原理：根據(jù)右手螺旋定則，當(dāng)有共模電流流過(guò)時(shí)，上下兩組線圈產(chǎn)生相互增強(qiáng)的磁場(chǎng)（圖1），使整個(gè)線圈呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，衰減干擾信號(hào)；當(dāng)差模電流流過(guò)時(shí)，產(chǎn)生兩個(gè)相互抵消的磁場(chǎng)（圖2），不影響電流信號(hào)流過(guò)，故在電路中應(yīng)用于抑制共模干擾。

圖1 當(dāng)共模電流流過(guò)時(shí)，磁場(chǎng)相互疊加

圖2 當(dāng)差模電流流過(guò)時(shí)，磁場(chǎng)相互抵消

02 共模電感的主要分類

共模電感根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景可分為信號(hào)線共模扼流圈、電源線共模扼流圈兩大類。 以下是科達(dá)嘉官網(wǎng)共模電感的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品分類及對(duì)應(yīng)產(chǎn)品型號(hào)，頁(yè)面鏈接如下：https://www.codaca.com.cn/Productsctr_Common-Mode-Choke.html

圖3 信號(hào)線共模扼流圈

圖4 電源線共模扼流圈

參數(shù)解讀： 以科達(dá)嘉CPSQ1515L-203共模電感為例：

表1 CPSQ1515L-203共模電感特性參數(shù)

1、電感量（Inductance）：在相同的頻率和寄生電容條件下，電感值越大，阻抗值越大； 2、阻抗（Impedance）：阻抗值越大濾波效果越好，在不同頻率下呈現(xiàn)出不同的阻抗值；

圖5 共模電感CPSQ1515L-203 阻抗 Vs 頻率特性曲線

3、直流電阻（DC Resistance）：在直流條件下，電感兩端呈現(xiàn)出的電阻，通常越小越好； 4、額定電流（Rated Current）：長(zhǎng)時(shí)間能承載的電流強(qiáng)度； 5、額定電壓（Rated Voltage）：正常工作的電路電壓額定值； 6、耐壓值（Hi-pot）：繞組與繞組間在一段時(shí)間內(nèi)所能承受的電壓值； 7、工作溫度范圍（Operating Temperature Range）：保證元器件能正常工作的溫度區(qū)間。

03 共模電感定制6大步驟

當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)品不能滿足客戶需求的時(shí)候，就需要進(jìn)行共模電感的定制。通過(guò)上述內(nèi)容，我們已經(jīng)弄清楚了共模電感的定義、原理及特性參數(shù)，接下來(lái)探討如何給客戶定制一款合適的共模電感。

Step 1：明確客戶需求應(yīng)用場(chǎng)景分析：對(duì)共模電感的使用場(chǎng)景進(jìn)行全面的分析，包括具體應(yīng)用場(chǎng)合（決定客戶需求的產(chǎn)品等級(jí)-車規(guī)級(jí)or工業(yè)級(jí)）、電路工作電壓、電流大小、工作頻率等，這些都將直接影響到共模電感的設(shè)計(jì)和選擇。

Step 2：確定共模電感特性參數(shù)電感量：電感量是共模電感的重要性能參數(shù)之一，對(duì)其應(yīng)用有著直接影響。需要根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)確定所需的電感量。 在濾波電路中共模電感所需要的最小電感值計(jì)算公式（忽略寄生電容）：

阻抗：共模電感對(duì)共模噪聲的抑制能力與其阻抗密切相關(guān)，需要根據(jù)所需的濾波效果來(lái)確定合適的阻抗值。

Step 3：選擇合適的材料與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)磁芯材料：磁芯是用來(lái)增強(qiáng)線圈的導(dǎo)磁能力，使得電感線圈中的磁感應(yīng)強(qiáng)度增加，從而提高電感器的感應(yīng)電流和電感值，通常選用高磁導(dǎo)率的材料，如高導(dǎo)鐵氧體、非晶/納米晶等，磁芯材料的選擇對(duì)電感的性能有直接影響，合適的材料選擇也會(huì)相應(yīng)縮小產(chǎn)品的體積。線圈材料：線圈通常由銅線繞制而成，根據(jù)所需的電感量和有效電流值，設(shè)計(jì)選定線圈的匝數(shù)和線徑。

電感量的計(jì)算公式：

如上述公式，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品小型化，可以考慮如下措施：采用更高磁導(dǎo)率的磁芯，以縮減磁芯體積。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：根據(jù)客戶電路板的空間布局情況，合理設(shè)計(jì)立式/臥式產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，選擇插件/貼片的封裝方式，以確保電感可以正確安裝到電路板上。

Step 4：安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)參照安規(guī)參照IEC 60664-1或客戶內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)。

Step 5：考慮環(huán)境因素使用環(huán)境也會(huì)對(duì)電感的電性能產(chǎn)生影響。在定制共模電感時(shí)，需要考慮使用環(huán)境，如溫度、濕度、冷卻方式等，以確保共模電感在實(shí)際使用中能夠穩(wěn)定工作。

Step 6：性能測(cè)試與優(yōu)化定制完成后，需要對(duì)共模電感進(jìn)行性能測(cè)試，包括電感量、阻抗等參數(shù)的測(cè)試。如測(cè)試結(jié)果不符合要求，需對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，直到滿足使用需求為止。

04 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，定制一款合適的共模電感需要綜合考慮客戶的使用需求、材料與結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)、安規(guī)要求、環(huán)境因素以及性能測(cè)試與優(yōu)化等多個(gè)方面。通過(guò)科學(xué)的分析和合理設(shè)計(jì)，才能確保定制出的共模電感能夠滿足實(shí)際應(yīng)用需求。

科達(dá)嘉電子的研發(fā)團(tuán)隊(duì)擁有豐富的共模電感定制開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以根據(jù)客戶不同的應(yīng)用場(chǎng)景，快速提供與之匹配的產(chǎn)品解決方案，歡迎大家前來(lái)咨詢了解。

審核編輯 黃宇