【導讀】此專欄將為大家介紹有關靜噪對策的基礎知識。這次為大家帶來共模扼流線圈的介紹。主要內容有共模扼流線圈根據干擾和信號的傳輸方式來進行區分，共模扼流線圈的優點等。
共模扼流線圈根據干擾和信號的傳輸方式來進行區分
之前出現的片狀鐵氧體磁珠和片狀三端子電容器是利用干擾頻率比信號頻率稍高的原理，將之作為低通濾波器來選擇性地消除干擾。共模扼流線圈雖然也是干擾濾波器，但其原理是根據傳導方式的不同來區分干擾和信號，而非頻率的差別。因此有必要先了解共模和差模這兩種傳導方式。
共模和差模
通常，基板上電氣電路中從某處流出的電流會通過負荷到達別的電路，經由基板上的其他路線流回來。（很多時候返回路線為基板的接地層）這即為差模流動方式。
圖1 差模的傳導路線
另一方面，雖然不存在明確的架線，但卻存在別的傳導線路。因基板上的各配線和作為基準的大地之間會產生微弱的寄生電容，因此形成由大地流出再由相反方向向大地折回的傳導路線。這就叫共模。
圖2 共模傳導線路
與地間的寄生電容雖然很微弱，但當信號頻率增大時，微弱的寄生電容電阻降低，則共模電流容易通過。一般共模電流不會主動通過電子 電路，但當電源電路或驅動器IC的地線松動時，其所驅動的電路整體也會不穩定，從而形成共模干擾。此電路中如有連接外部的電纜，電纜中也會有共模電流通 過，由于其電位相對地不穩定，故形成干擾電波射出。[page]
共模扼流線圈是僅對共模電流作用的靜噪濾波器
共模扼流線圈是利用上述共模和差模的傳導方式區分噪聲和信號的靜噪濾波器。一句話概括，即為僅作用于共模的濾波器。圖3為共模扼流線圈的原理圖。
圖3 共模扼流線圈的工作原理
共模扼流線圈是將2根導線纏繞在一個磁芯上（高頻使用時是鐵氧體磁芯）。如此就有4個接頭。兩個纏繞方向互為反向。當共模電流通 過這種線圈時，各線圈因電磁誘導現象產生磁通量，但因產生的磁通量方向相同，從而彼此增強，電感性能得以提高。而當線圈中通過差模電流時，因產生的磁通量 方向相反，磁通量相互抵消。由此電感對差模電流的作用消失。如此，形成在共模扼流線圈中電感對差模沒有作用，僅對共模作用的濾波器。
共模扼流線圈的優點
共模扼流線圈有2個優點。
①即使信號和噪聲的頻率重合，只要傳導方式不同，就能清除噪聲。
②即使通過差模大電流，也不會出現磁芯飽和從而導致性能下降
共模扼流線圈最大的特點就是不用借助頻率就能分離噪聲和信號。最近高速差動傳遞作為電子設備信號傳遞方法使用的情況不斷增加。USB、SATA、HDMI 是高速差動傳遞的代表。高速差動傳輸線中的信號頻率很高，故而無法像鐵氧體磁珠那樣，利用頻率區分噪音和信號的濾波器無法將之適當分離。若是重視對信號的 影響，就無法清除噪聲；若是重視清除噪聲，則一部分信號也會衰減，影響信號的質量。共模扼流線圈是根據傳遞方式分離信號和干擾，因此即使通過高速信號，只 要是差模，就不會造成影響。高速差動傳輸線中的信號只有原則差模，此處構成干擾的主要是共模，因此通過使用共模扼流線圈，可在不影響高速信號的情況下有效 消除共模干擾。
圖4 高速差動傳輸線中消除干擾的比較
因輸入電源的工業電源線或AC接合器的次側接電纜，此電纜有時會成為干擾發射天線，造成問題。若在此使用鐵氧體磁珠或正常模扼流 線圈等差模用電感型濾波器，則通過此處的大電流會使磁芯磁性飽和，電感性能將大幅下降。此時，共模扼流線圈就起到作用。在共模扼流線圈中，差模電流產生的 磁通量彼此抵消，不會發生磁性飽和。因此共模扼流線圈在大電流電源線的噪聲對策中也得到廣泛運用。[page]
共模扼流線圈之例
圖5 共模扼流線圈之例
用于AC電源線時，因有高壓電，故進行了充分的安全性考慮。而用于高速信號線時，則主要考慮片狀結構，以便滿足小型化的要求。另 外，在鐵氧體磁芯上卷線的卷線型和應用濾波器線圈的濾波器型系列也正被產品化。卷線型的特點是高性能，而濾波器型的特點則是小型。圖6為卷線型片狀共模扼 流線圈的結構示例。2根線同時纏繞使去線與回線毗鄰，線與線之間的磁性相互結合，共模和差模的選擇性增高。
圖6 卷線型片狀共模扼流線圈的結構示例
[page]共模扼流線圈的注意點
到此為止的說明都是針對共模扼流線圈不會影響差模方式而言的，但其實這是共模扼流線圈的理 想情況。實際上，線圈間產生的磁通量會有一部分殘留下來，成為一部分電阻。雖然這種差模電阻十分微弱，但在信號頻率很高時，有必要考慮這種影響。圖7為實 際的片狀共模扼流線圈電阻曲線由圖可知差模電阻在1GHz左右時升高。最近，低壓差模電阻的片狀共模扼流線圈也正被逐漸產品化，在處理Display Port和USB3.0等頻率很高的信號時，相應片狀共模扼流線圈的選擇是很重要的。備有高速差動線方面的片狀共模扼流線圈選擇指南，請參考。
圖7 共模扼流線圈電阻特性
