如何選對共模電感？從定義到應用一次搞懂

Agenda:
1. 什麼是共模電感？
2. 核心特性
3. 共模電感典型應用
4. 共模電感設計必知條件
5. 共模電感常用磁芯材料

 

什麼是共模電感？

共模電感（也稱三相共模電感）是集成在高頻電源輸入端的 EMI 濾波核心元件，EMI 濾波電感工作頻段通常在 1kHz~10MHz。它採用 雙繞組電感 或三組繞組電感 在低損耗磁芯上對稱繞制，可提供：

  • 對共模干擾（L/N 對地）呈現高阻抗
  • 對差模工作電流呈現低阻抗，保持正常輸出
  • 適用於高頻、低損耗、緊湊設計

這使得 高頻開關電源、高頻逆變器、新能源模組 等設備能有效抑制 EMI，符合 EMC 規範。

核心特性

  1. 高共模阻抗 + 低差模阻抗
  • 共模電流（L/N 對地）阻抗高（1kΩ~100kΩ@1MHz）
  • 差模電流（正常工作）阻抗低（DCR ≤1Ω）
  • 平衡干擾抑制與低損耗傳輸
  • 技術原理：雙線對稱繞組增強共模感量，抵消差模阻抗
  1. 精準對稱性
  • 兩組繞組電感差 ≤5%（高品質 ≤3%）
  • 對稱性不佳會降低共模抑制效果，甚至引入額外干擾
  • 確保 EMC 高頻段（1MHz~30MHz）測試合格
  1. 嚴格寄生參數控制
  • 漏感 ≤5% × 共模電感值
  • 分佈電容 ≤10pF（高頻 ≤5pF）
  • 直流電阻 DCR ≤0.5Ω，減少損耗與溫升
  1. 高抗飽和與抗浪湧
  • 磁芯採用開氣隙或高飽和材料（納米晶、鐵矽鋁）
  • 可承受開機浪湧電流 ≥1.5×額定電流
  1. 寬頻帶干擾抑制
  • 有效頻段 1kHz~30MHz
  • 插入損耗 ≥40dB
  • 高頻開關電源

共模電感典型應用

工業電源

  • PLC 電源、伺服驅動器、變頻器輸入、UPS、工業開關電源（500W~30kW）
  • 承受強干擾環境、高抗飽和、大電流、高絕緣
  • 使用插件式共模電感，金屬粉芯或納米晶磁芯，額定電流 10A~50A，耐壓 AC2500V~3000V           

新能源電源

  • EV OBC 車載充電、DC-DC 轉換器、光伏逆變器、儲能逆變器、充電樁模組
  • 寬電壓輸入、高頻效率（20kHz~100kHz）、抗振動、車規/光伏認證
  • 車規級共模電感、一體化封裝、大電流（20A~100A）、低損耗納米晶磁芯

共模電感設計必知條件

核心電氣參數

必填

  • 工作頻率 ：必須具體（如 65kHz、1MHz、10MHz），決定磁芯材料與繞線
  • 共模電感值 (Lcm) 及精度 ：標稱值 + 公差
  • 額定共模電流 (Ir)：決定導線截面與磁芯截面

選填

  • 飽和電流 (Isat) ：電感下降 10~30% 的電流
  • 寄生參數控制：漏感、分佈電容、DCR
  • 尺寸如有限制, 請提供
  • 耐壓 (Uis)：L1-L2、繞組對磁芯
  • 絕緣等級：B級 130℃、F級 155℃、H級 180℃

共模電感常用磁芯材料

錳鋅鐵氧體（MnZn Ferrite）

  • μr 2000~10000，頻率 1kHz~5MHz，Bs 0.3~0.5T
  • 適用：消費電子、家電、中功率工業電源
  • 優勢：小氣隙選擇，易繞線，絕緣佳

納米晶磁芯（Nanocrystalline Core）

  • μr 8000~15000，頻率 1kHz~10MHz，Bs 1.2~1.5T
  • 適用：快充、高頻工業、醫療電源、車載電子
  • 優勢：高飽和、低 HF 損耗、體積小

金屬粉芯（Metal Powder Core）

  • μr 10~125，頻率 1kHz~5MHz，Bs 0.7~1.0T
  • 適用：高電流工業、精密濾波
  • 優勢：壓制成型、抗飽和、直接接線

非晶磁芯（Amorphous Core）

  • μr 5000~20000，頻率 1kHz~10MHz，Bs 0.8~1.7T
  • 適用：大功率工業、精密儀器、航空航太
  • 優勢：超低損耗、高效率，需密封封裝

 

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 2025-12-25