共模电感在开关电源交流侧的应用原理与原因

在开关电源的设计中，共模电感是一个关键的电子元件，它常被连接在开关电源的交流一侧。然而，很多人虽然对共模电感并不陌生，但对于它为何要接在交流一侧，可能并没有深入理解。接下来，我们将详细探讨共模电感的作用、原理以及它在开关电源交流侧的应用原因。
　　共模电感的作用与原理
　　共模电感是以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件。它由两个尺寸相同、匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上，形成一个四端器件。对于插件电感，常见的形状有 UU 型、EE 型以及环型等。

　　共模电感对交流电流起着阻碍的作用。在交流电频率一定的情况下，电感量越大，其对交流电阻碍能力越大；相反，电感量小其阻碍能力也小。它在电路中主要抑制的是共模信号，共模电感的电感值可以用电桥来测量。

　　共模信号是指在两条信号线中幅度相等、相位相同的信号。当共模电流流经共模电感时，由于两个线圈的绕制方向相同，共模电流会在线圈内产生同向的磁场，从而增大线圈的感抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，进而衰减共模电流，达到抑制干扰的目的。

　　共模电感在开关电源中的应用
　　共模电感有时也被称为共模扼流圈，因其主要作用是抑制干扰，所以在开关电源电路中应用广泛。它常与其他元件构成各种滤波器，用于对电磁干扰（EMI）进行滤波，抑制各种高速信号产生的电磁波向外发射。
　　在开关电源电路中，有一组并行线路。当正常信号通过时，由于正常信号通常是差模信号（两条信号线中幅度相等、相位相反的信号），在共模电感的两个线圈中产生的磁场相互抵消，所以正常信号基本不受影响。但当有共模电流流经时，共模电感会发挥其抑制作用，衰减共模电流。

　　共模电感接在开关电源交流一侧的原因

　　从开关电源前级部分原理图可以看到，L1 为共模电感。共模信号产生的噪声是对地噪声，是两根线分别对地的噪声。开关电源在工作时，交流输入侧容易受到外界电磁干扰的影响，产生共模噪声。将共模电感接在交流一侧，可以在噪声进入开关电源内部之前，就对其进行有效的抑制。
　　此外，开关电源内部的开关器件在高频开关过程中也会产生共模噪声，这些噪声可能会通过交流输入线反馈到电网中，对其他设备造成干扰。将共模电感接在交流一侧，可以阻止开关电源内部产生的共模噪声向外传播，起到隔离和滤波的作用，满足电磁兼容性（EMC）的要求。
　　共模电感的选型与设计要点
　　在实际应用中，选择合适的共模电感对于开关电源的性能至关重要。需要考虑的因素包括电感量、额定电流、直流电阻、频率特性等。电感量的大小直接影响对共模噪声的抑制能力，但电感量过大可能会导致体积增大、成本增加以及正常信号的衰减。额定电流应根据开关电源的实际工作电流来选择，确保共模电感能够承受正常工作时的电流。直流电阻会影响共模电感的功率损耗，应尽量选择直流电阻小的共模电感。此外，不同的应用场景对共模电感的频率特性也有不同的要求，需要根据具体情况进行选择。
　　在设计开关电源时，还需要注意共模电感的安装位置和布线。应尽量将共模电感靠近交流输入端口，减少噪声传播的路径。同时，布线要合理，避免共模电感与其他元件之间产生相互干扰。