在信號線中使用共模扼流圈來消除共模噪音的方法

共模電感(Common mode Choke)，也叫共模扼流圈，常用于電腦的開關(guān)電源中過濾共模的電磁干擾信號。在板卡設(shè)計(jì)中，共模電感也是起EMI濾波的作用，用于抑制高速信號線產(chǎn)生的電磁波向外輻射發(fā)射。

1.信號線用共模扼流圈的偏移改善功能

在信號線中使用共模扼流圈的目的在于消除共模噪音，由于共模扼流圈是變壓器的應(yīng)用元件，因此可以寄希望于差動(dòng)傳輸電路的偏移改善功能。在差動(dòng)傳輸電路中，將兩條線路設(shè)計(jì)成平衡狀態(tài)是最理想的，但是由于制造不均衡而導(dǎo)致的線路不平衡事件也時(shí)有發(fā)生。在這種情況下，兩條線路的信號到達(dá)時(shí)間會發(fā)生差別，這便導(dǎo)致了傳輸信號發(fā)生偏移。

在此處放入共模扼流圈后便可減少偏移。

圖2展示了通過共模扼流圈改善偏移的結(jié)構(gòu)

共模扼流圈與變壓器結(jié)構(gòu)相同，因此當(dāng)兩條信號線的上升/下降時(shí)機(jī)不均衡時(shí)，共模扼流圈就在相反一側(cè)產(chǎn)生電動(dòng)勢，以確保電流的均衡。這種做法可以使差動(dòng)信號的時(shí)機(jī)一致，改善偏移。

這是在故意設(shè)定了不同線路長度的差動(dòng)傳輸線中檢測到的波紋，可以看出，在不放入濾波器(共模扼流圈)的情況下，DOUT+和DOUT-的上升/下降時(shí)機(jī)有所偏差。

DOUT+與DOUT-的總和在兩條線路保持平衡的情況下應(yīng)該是固定值，此時(shí)由于平衡被破壞，偏移在一定程度上存在。

當(dāng)放入了共模扼流圈時(shí)，兩條線路的上升/下降時(shí)機(jī)一致，可以看出DOUT+與DOUT-的總和基本固定，偏移得以改善。

2.共模扼流圈的等價(jià)電路圖

下面的內(nèi)容我想內(nèi)行人應(yīng)該已經(jīng)知道了，但是由于我經(jīng)常被問到這些問題，所以想借此機(jī)會介紹一下共模扼流圈的等價(jià)電路圖中記載的黑點(diǎn)的意思。

共模扼流圈的等價(jià)電路圖如圖4所示。

與變壓器形狀基本相同。在線圈一側(cè)有兩個(gè)地方標(biāo)記了黑點(diǎn)。

經(jīng)常有人問："這表示線圈開始繞轉(zhuǎn)嗎?"實(shí)際上這并不表示在黑點(diǎn)處有什么東西，而是表示兩個(gè)線圈中磁力結(jié)合的方向。在以前的報(bào)道中，已經(jīng)說明了共模扼流圈的結(jié)構(gòu)。共模扼流圈在工作時(shí)需要兩個(gè)線圈中發(fā)生的磁通量與共模電流之間互相強(qiáng)化，同時(shí)與差動(dòng)模式電流之間互相抵消。

因此，當(dāng)2個(gè)線圈的繞轉(zhuǎn)方向發(fā)生錯(cuò)亂時(shí)，往往會產(chǎn)生相反的效果。

如圖5的上半部分所示，當(dāng)?shù)葍r(jià)電路上的黑點(diǎn)與線圈處于同一側(cè)時(shí)，磁力結(jié)合作為共模扼流圈發(fā)揮作用，如下半部分所示，當(dāng)?shù)葍r(jià)電路上的黑點(diǎn)處于線圈的另一側(cè)時(shí)，磁力結(jié)合將不再作為共模扼流圈發(fā)揮作用。

可見，黑點(diǎn)位置表示每個(gè)線圈的磁力結(jié)合方向，并不意味著有黑點(diǎn)的一側(cè)有任何東西。

另外，這個(gè)黑點(diǎn)原本表示使用變壓器時(shí)的電壓極性。