详析开关电源输入端共模和差模电感抗干扰电路

所谓差模信号就是两个大小相等、方向相反的信号。

 

图所示是共模和差模电感器电路，这也是开关电源交流市电输入回路中的EMI滤波器，电路中的L1、L2是差模电感器，L3和L4为共模电感器，C1为X电容，C2和C3为Y电容。该电路输入220V交流市电，输出电压加到整流电路中。

 

1．共模电感器

开关电源产生的共模噪声频率范围从 10kHz～50MHz 甚至更高，为了有效衰减这些噪声，要求在这个频率范围内共模电感器能够提供足够高的感抗。

 

讲解共模电感器工作原理前应该了解共模电感器结构，这有助于理解共模电感器抑制共模高频噪声。图所示是共模电感器实物图和结构示意图。

 

共模电感器的两组线圈绕在磁环上，绕相同的匝数，同一个方向绕制，只是一组线圈绕在左侧，另一组线圈绕在右侧。共模线圈采用高磁导率的锰锌铁氧体或非晶材料，以提高共模线圈性能。

 

（A） 正常的交流电流流过共模电感器分析。如图所示，220V交流电是差模电流，它流过共模线圈L3和L4的方向如图中所示，两线圈中电流产生的磁场方向相反而抵消。这时正常信号电流主要受线圈电阻的影响（这一影响很小），以及少量因漏感造成的阻尼（电感），加上220V交流电的频率只有50Hz，共模电感器电感量不大，所以共模电感器对于正常的220V交流电感抗很小，不影响220V交流电对整机的供电。

 

 

（B） 共模电流流过共模电感器分析。当共模电流流过共模电感器时，电流方向如图所示。由于共模电流在共模电感器中为同方向，线圈L3和L4内产生同方向的磁场，这时增大了线圈L3、L4的电感量，也就是增大了L3、L4对共模电流的感抗，使共模电流受到了更大的抑制，达到衰减共模电流的目的，起到了抑制共模干扰噪声的作用。

 

 

加上两只Y电容C2和C3对共模干扰噪声的滤波作用，共模干扰得到了明显的抑制。

 

2．差模电感器

图所示是差模电感器实物图和结构示意图，显然它与共模电感器不同。

 

 

差模电感器磁芯材料有三种。铁硅铝磁粉芯的单位体积成本最低，因此最适合制作民用差模电感器。铁镍50和铁镍钼磁粉芯的价格远远高于铁硅铝磁粉芯，更适合军用和一些对体积和性能要求高的场合。

 

图所示是差模电感器电路，差模电感器L1、L2与X电容串联构成回路，因为L1、L2对差模高频干扰的感抗大，而X电容C1对高频干扰的容抗小，这样将差模干扰噪声滤除，而不能加到后面的电路中，达到抑制差模高频干扰噪声的目的。