偏轉(zhuǎn)線圈結(jié)構(gòu)
9、阻流電感器
阻流電感器是指在電路中用以阻塞交流電流通路的電感線圈，它分為高頻阻流線圈和低頻阻流線圈。
1．高頻阻流線圈 高頻阻流線圈也稱高頻扼流線圈，它用來阻止高頻交流電流通過。
高頻阻流線圈工作在高頻電路中，多用采空心或鐵氧體高頻磁心，骨架用陶瓷材料或塑料制成，線圈采用蜂房式分段繞制或多層平繞分段繞制。
2．低頻阻流線圈 低頻阻流線圈也稱低頻扼流圈，它應(yīng)用于電流電路、音頻電路或場輸出等電路，其作用是阻止低頻交流電流通過。
通常，將用在音頻電路中的低頻阻流線圈稱為音頻阻流圈，將用在場輸出電路中的低頻阻流線圈稱為場阻流圈，將用在電流濾波電路中的低頻阻流線圈稱為濾波阻流圈。
低頻阻流圈一般采用“E”形硅鋼片鐵心（俗稱矽鋼片鐵心）、坡莫合金鐵心或鐵淦氧磁心。為防止通過較大直流電流引起磁飽和，安裝時(shí)在鐵心中要留有適當(dāng)空隙。
六、自感與互感
自感
當(dāng)線圈中有電流通過時(shí)，線圈的周圍就會(huì)產(chǎn)生磁場。當(dāng)線圈中電流發(fā)生變化時(shí)，其周圍的磁場也產(chǎn)生相應(yīng)的變化，此變化的磁場可使線圈自身產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢（感生電動(dòng)勢）（電動(dòng)勢用以表示有源元件理想電源的端電壓），這就是自感。
互感
兩個(gè)電感線圈相互靠近時(shí)，一個(gè)電感線圈的磁場變化將影響另一個(gè)電感線圈，這種影響就是互感?；ジ械拇笮∪Q于電感線圈的自感與兩個(gè)電感線圈耦合的程度，利用此原理制成的元件叫做互感器。
七、最小值與最大值
電感L的最小值由所需維持的最小負(fù)載電流的要求來決定。流過電感L的電流分為連續(xù)和不連續(xù)兩種工作情況。不管是哪種情況，只要是輸入、輸出電壓保持不變，則電流波形的斜率也不會(huì)因?yàn)樨?fù)載電流的減小而改變。
如果負(fù)載電流I。逐漸減小，在電感L中的波動(dòng)電流最小值剛好為零時(shí)，定義為臨界電流Ioc則Ioc應(yīng)等于電流峰一峰值的－半，即
Ioc=1/2△iL
當(dāng)Io 《 Ioc時(shí)，iL將進(jìn)人不連續(xù)狀態(tài)Io ≥ Ioc時(shí)iL為連續(xù)狀態(tài)。
單端正激式轉(zhuǎn)換器的閉環(huán)控制電路如圖所示。圖中Cc為去磁復(fù)位繞組△的分布電容。連續(xù)狀態(tài)的傳遞函數(shù)有兩個(gè)極點(diǎn)；不連續(xù)狀態(tài)的傳遞函數(shù)只有一個(gè)極點(diǎn)，如果想在狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中都能穩(wěn)定地工作，就必須要進(jìn)行小心細(xì)致的設(shè)計(jì)。
單端正激式轉(zhuǎn)換器的閉環(huán)控制電路
L值的另一個(gè)限制因素將出現(xiàn)在應(yīng)用于多組輸出電壓的情況。因?yàn)榭刂骗h(huán)只與－個(gè)相關(guān)的輸出端閉環(huán)，當(dāng)此輸出端電流低于臨界值時(shí)，占空比將減少以保持此輸出端的電壓不變。對(duì)于其他的輔助輸出端，假定其所帶的是恒定負(fù)載，在上述占空比下降的情況下，其電壓也下降。很明顯這不是所希望的，因此在多組輸出電壓時(shí)，為了保持輔助輸出電壓不變，電感L的值應(yīng)大于所需的最小值。也就是說，如果輔助電壓要保持在一定的波動(dòng)范圍內(nèi)時(shí)，則主輸出的電感必須一直超過臨界值，即一直在連續(xù)狀態(tài)。
電感的最大值一般受效率、體積和造價(jià)的限制，帶直流電流運(yùn)行的大電感的造價(jià)是昂貴的。從J眭能上來看，電感L過大將使調(diào)節(jié)系統(tǒng)的反應(yīng)速度減慢。因?yàn)檫^大的L在負(fù)載出現(xiàn)較大的瞬態(tài)變化時(shí)限制了輸出電流的最大變化率。
八、共模電感
?。ㄒ唬?、初識(shí)共模電感
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(hào)。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(hào)線產(chǎn)生的電磁波向外輻射發(fā)射。
小知識(shí)：EMI（Electro Magnetic Interference，電磁干擾）
計(jì)算機(jī)內(nèi)部的主板上混合了各種高頻電路、數(shù)字電路和模擬電路，它們工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量高頻電磁波互相干擾，這就是EMI。EMI還會(huì)通過主板布線或外接線纜向外發(fā)射，造成電磁輻射污染，不但影響其他的電子設(shè)備正常工作，還對(duì)人體有害。
PC板卡上的芯片在工作過程中既是一個(gè)電磁干擾對(duì)象，也是一個(gè)電磁干擾源?？偟膩碚f，我們可以把這些電磁干擾分成兩類：串模干擾（差模干擾）與共模干擾（接地干擾）。以主板上的兩條PCB走線（連接主板各元件的導(dǎo)線）為例，所謂串模干擾，指的是兩條走線之間的干擾；而共模干擾則是兩條走線和PCB地線之間的電位差引起的干擾。
串模干擾電流作用于兩條信號(hào)線間，其傳導(dǎo)方向與波形和信號(hào)電流一致；共模干擾電流作用在信號(hào)線路和地線之間，干擾電流在兩條信號(hào)線上各流過二分之一且同向，并以地線為公共回路。
串模干擾和共模干擾
如果板卡產(chǎn)生的共模電流不經(jīng)過衰減過濾（尤其是像USB和IEEE 1394接口這種高速接口走線上的共模電流），那么共模干擾電流就很容易通過接口數(shù)據(jù)線產(chǎn)生電磁輻射-在線纜中因共模電流而產(chǎn)生的共模輻射。美國FCC、國際無線電干擾特別委員會(huì)的CISPR22以及我國的GB9254等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等都對(duì)信息技術(shù)設(shè)備通信端口的共模傳導(dǎo)干擾和輻射發(fā)射有相關(guān)的限制要求。
為了消除信號(hào)線上輸入的干擾信號(hào)及感應(yīng)的各種干擾，我們必須合理安排濾波電路來過濾共模和串模的干擾，共模電感就是濾波電路中的一個(gè)組成部分。
共模電感實(shí)質(zhì)上是一個(gè)雙向濾波器：一方面要濾除信號(hào)線上共模電磁干擾，另一方面又要抑制本身不向外發(fā)出電磁干擾，避免影響同一電磁環(huán)境下其他電子設(shè)備的正常工作。
上圖是我們常見的共模電感的內(nèi)部電路示意圖，在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中，還可以采用多級(jí)共模電路來更好地濾除電磁干擾。此外，在主板上我們也能看到一種貼片式的共模電感，其結(jié)構(gòu)和功能與直立式共模電感幾乎是一樣的。
?。ǘ?、從工作原理看共模電感
為什么共模電感能防EMI要弄清楚這點(diǎn)，我們需要從共模電感的結(jié)構(gòu)開始分析。
共模電感濾波電路
上圖是包含共模電感的濾波電路，La和Lb就是共模電感線圈。這兩個(gè)線圈繞在同一鐵芯上，匝數(shù)和相位都相同（繞制反向）。這樣，當(dāng)電路中的正常電流流經(jīng)共模電感時(shí)，電流在同相位繞制的電感線圈中產(chǎn)生反向的磁場而相互抵消，此時(shí)正常信號(hào)電流主要受線圈電阻的影響（和少量因漏感造成的阻尼）；當(dāng)有共模電流流經(jīng)線圈時(shí)，由于共模電流的同向性，會(huì)在線圈內(nèi)產(chǎn)生同向的磁場而增大線圈的感抗，使線圈表現(xiàn)為高阻抗，產(chǎn)生較強(qiáng)的阻尼效果，以此衰減共模電流，達(dá)到濾波的目的。
事實(shí)上，將這個(gè)濾波電路一端接干擾源，另一端接被干擾設(shè)備，則La和C1，Lb和C2就構(gòu)成兩組低通濾波器，可以使線路上的共模EMI信號(hào)被控制在很低的電平上。該電路既可以抑制外部的EMI信號(hào)傳入，又可以衰減線路自身工作時(shí)產(chǎn)生的EMI信號(hào)，能有效地降低EMI干擾強(qiáng)度。
小知識(shí)：漏感和差模電感
對(duì)理想的電感模型而言，當(dāng)線圈繞完后，所有磁通都集中在線圈的中心內(nèi)。但通常情況下環(huán)形線圈不會(huì)繞滿一周，或繞制不緊密，這樣會(huì)引起磁通的泄漏。共模電感有兩個(gè)繞組，其間有相當(dāng)大的間隙，這樣就會(huì)產(chǎn)生磁通泄漏，并形成差模電感。因此，共模電感一般也具有一定的差模干擾衰減能力。
在濾波器的設(shè)計(jì)中，我們也可以利用漏感。如在普通的濾波器中，僅安裝一個(gè)共模電感，利用共模電感的漏感產(chǎn)生適量的差模電感，起到對(duì)差模電流的抑制作用。有時(shí)，還要人為增加共模扼流圈的漏電感，提高差模電感量，以達(dá)到更好的濾波效果。
從看板卡整體設(shè)計(jì)看共模電感
在一些主板上，我們能看到共模電感，但是在大多數(shù)主板上，我們都會(huì)發(fā)現(xiàn)省略了該元件，甚至有的連位置也沒有預(yù)留。這樣的主板，合格嗎？
不可否認(rèn)，共模電感對(duì)主板高速接口的共模干擾有很好的抑制作用，能有效避免EMI通過線纜形成電磁輻射影響其余外設(shè)的正常工作和我們的身體健康。但同時(shí)也需要指出，板卡的防EMI設(shè)計(jì)是一個(gè)相當(dāng)龐大和系統(tǒng)化的工程，采用共模電感的設(shè)計(jì)只是其中的一個(gè)小部分。高速接口處有共模電感設(shè)計(jì)的板卡，不見得整體防EMI設(shè)計(jì)就優(yōu)秀。
所以，從共模濾波電路我們只能看到板卡設(shè)計(jì)的一個(gè)方面，這一點(diǎn)容易被大家忽略，犯下見木不見林的錯(cuò)誤。 只有了解了板卡整體的防EMI設(shè)計(jì)，我們才可以評(píng)價(jià)板卡的優(yōu)劣。那么，優(yōu)秀的板卡設(shè)計(jì)在防EMI性能上一般都會(huì)做哪些工作呢？
●主板Layout（布線）設(shè)計(jì)
對(duì)優(yōu)秀的主板布線設(shè)計(jì)而言，時(shí)鐘走線大多會(huì)采用屏蔽措施或者靠近地線以降低EMI。對(duì)多層PCB設(shè)計(jì)，在相鄰的PCB走線層會(huì)采用開環(huán)原則，導(dǎo)線從一層到另一層，在設(shè)計(jì)上就會(huì)避免導(dǎo)線形成環(huán)狀。如果走線構(gòu)成閉環(huán)，就起到了天線的作用，會(huì)增強(qiáng)EMI輻射強(qiáng)度。
信號(hào)線的不等長同樣會(huì)造成兩條線路阻抗不平衡而形成共模干擾，因此，在板卡設(shè)計(jì)中都會(huì)將信號(hào)線以蛇形線方式處理使其阻抗盡可能的一致，減弱共模干擾。同時(shí)，蛇形線在布線時(shí)也會(huì)最大限度地減小彎曲的擺幅，以減小環(huán)形區(qū)域的面積，從而降低輻射強(qiáng)度。
主板的蛇形布線
在高速PCB設(shè)計(jì)中，走線的長度一般都不會(huì)是時(shí)鐘信號(hào)波長1/4的整數(shù)倍，否則會(huì)產(chǎn)生諧振，產(chǎn)生嚴(yán)重的EMI輻射。同時(shí)走線要保證回流路徑最小而且通暢。對(duì)去耦電容的設(shè)計(jì)來說，其設(shè)置要靠近電源管腳，并且電容的電源走線和地線所包圍的面積要盡可能地小，這樣才能減小電源的波紋和噪聲，降低EMI輻射。
當(dāng)然，上述只是PCB防EMI設(shè)計(jì)中的一小部分原則。主板的Layout設(shè)計(jì)是一門非常復(fù)雜而精深的學(xué)問，甚至很多DIYer都有這樣的共識(shí)：Layout設(shè)計(jì)得優(yōu)秀與否，對(duì)主板的整體性能有著極為重大的影響。
●主板布線的劃斷
如果想將主板電路間的電磁干擾完全隔離，這是絕對(duì)不可能的，因?yàn)槲覀儧]有辦法將電磁干擾一個(gè)個(gè)地“包”起來，因此要采用其他辦法來降低干擾的程度。主板PCB中的金屬導(dǎo)線是傳遞干擾電流的罪魁禍?zhǔn)?，它像天線一樣傳遞和發(fā)射著電磁干擾信號(hào)，因此在合適的地方“截?cái)唷边@些“天線”是有用的防EMI的方法。
“天線”斷了，再以一圈絕緣體將其包圍，它對(duì)外界的干擾自然就會(huì)大大減小。如果在斷開處使用濾波電容還可以更進(jìn)一步降低電磁輻射泄露。這種設(shè)計(jì)能明顯地增加高頻工作時(shí)的穩(wěn)定性和防止EMI輻射的產(chǎn)生，許多大的主板廠商在設(shè)計(jì)上都使用了該方法。