片式電感及其應(yīng)用

3 片式共模電感器

在電子設(shè)備中，我們要抑制的電磁干擾無(wú)非是出現(xiàn)在信號(hào)線和電源線上的干擾，因此對(duì)于電磁兼容對(duì)策器件中的電感器，特別是片式電感器的適用形式也是從這兩方面來(lái)分析。

1)信號(hào)線的濾波

信號(hào)線的濾波作用更多是用來(lái)對(duì)付來(lái)自空間的干擾問(wèn)題(包括從空間輻射進(jìn)設(shè)備的干擾，和設(shè)備向空間發(fā)射的干擾)。這說(shuō)明了電纜線是電磁兼容的薄弱環(huán)節(jié)，也說(shuō)明了共模干擾是設(shè)備的主要危害。這是信號(hào)線所起的天線作用惹的禍?；谶@一原因，對(duì)于非屏蔽的信號(hào)線端口應(yīng)當(dāng)安裝信號(hào)線濾波器，濾波器要安裝在信號(hào)線進(jìn)出的交界面上，要濾除的主要是一些頻率相當(dāng)高的共模干擾信號(hào)。

2)電源線的濾波

在設(shè)備的電磁干擾的傳播途徑中，電源線是最重要的媒介，因?yàn)殡娫淳€的長(zhǎng)度(包括設(shè)備的電源進(jìn)線和電力傳輸?shù)募芸站€延伸)足以構(gòu)成射頻信號(hào)的被動(dòng)天線。此外，電網(wǎng)內(nèi)的各種設(shè)備開(kāi)、關(guān)和運(yùn)行中形成的騷動(dòng)也在電網(wǎng)中肆意流傳。上述干擾對(duì)電網(wǎng)內(nèi)的敏感設(shè)備的可靠工作造成威脅。射頻信號(hào)在電源線上的傳輸是以兩種模式進(jìn)行的，一種是共模型式，在線一大地及中線一大地兩個(gè)路徑上出現(xiàn)；另一種是差模型式，在線一中線里傳播。

電源線濾波器則被安插在電源線上，專門用來(lái)抑制射頻信號(hào)傳播的器件。

在電源線濾波器設(shè)計(jì)中往往不用差模電感，而采用共模電感。共模電感的兩個(gè)線圈繞在同一磁芯上(同名端在線圈的同一側(cè))，這種繞線方法對(duì)于差模電流(包括電源電流)產(chǎn)生的磁通相互抵消，不會(huì)產(chǎn)生磁路飽和；而對(duì)共模電流則體現(xiàn)一個(gè)很大的電感，取得大的濾波效果。

應(yīng)當(dāng)指出的是，共模電感器的兩個(gè)線圈繞制不可能完全對(duì)稱，因此共模電感器實(shí)際上還是殘留一定程度的差模電感成分，對(duì)于差模干擾仍有一定程度抑制作用。

這樣看來(lái)，無(wú)論是信號(hào)線或者是電源線，從抑制電磁干擾的角度出發(fā)，用得最多的還是共模抑制措施。因此從使用片式電感器的角度出發(fā)，用得最多的還是片式共模電感器。另外，從電磁兼容對(duì)策器件生產(chǎn)商提供的電感器來(lái)說(shuō)也是片式共模電感器。

4 片式共模電感器舉例

1)片式共模電感例

這里舉日本村田制作所的片式共模電感為例，村田的片式共模電感擁有多個(gè)不同的子系列，其中：

DLP S系列為薄膜型片式共模電感，在一個(gè)元件中含有一個(gè)雙路工作的共模電感。該系列產(chǎn)品有線路阻抗匹配功能(共模阻抗為67～550 Ω，其間有若干檔)，可在不造成高速信號(hào)傳輸失真情況下實(shí)現(xiàn)差分信號(hào)的噪聲抑制。用于USB 2．0、IEEE 1934、LVDS的高速差分信號(hào)線的共模噪聲抑制。常用于移動(dòng)電話、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)和數(shù)碼錄像機(jī)。

DLP D系列為薄膜型片式共模電感，在一個(gè)元件中含有兩個(gè)雙路工作的共模電感。該系列產(chǎn)品有線路阻抗匹配功能(共模阻抗為67～440Ω，其間有若干檔)，可在不造成高速信號(hào)傳輸失真情況下實(shí)現(xiàn)差分信號(hào)的噪聲抑制。用于USB 2．0、IEEE1934、LVDS、 DVI、HDMI的高速差分信號(hào)線的共模噪聲抑制。常用于電腦、筆記本電腦主板、打印機(jī)、掃描儀、LED顯示器、游戲機(jī)和電腦外圍設(shè)備。

DLM G系列疊層共模電感，其中DLM11G可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)共模和差模噪聲的抑制。在100MHz時(shí)的共模阻抗為600Ω，差模阻抗為1 200Ω?？刹扇「呙芏劝惭b(窄中心距)，用于個(gè)人移動(dòng)通信設(shè)備(如移動(dòng)電話的麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器和耳機(jī))，以及電活機(jī)和個(gè)人移動(dòng)設(shè)備(PDA、數(shù)碼相機(jī)、 MD播放機(jī))的噪聲抑制。

另一種，D L M 2 H G疊層共模電感，它100MHz時(shí)的共模阻抗為600Ω，內(nèi)部含有三根連接線，可用于高品質(zhì)的數(shù)字音樂(lè)設(shè)備的耳機(jī)線。特點(diǎn)是音頻信號(hào)失真低，串音低，對(duì)共模和差模噪聲均有抑制能力。典型應(yīng)用例子有DVD、MD播放機(jī)、筆記本電腦和PDAM的耳機(jī)線。

DLW21S系列繞線型片式共模電感，它的共模阻抗為67～370Ω，中間有若干檔次，可匹配阻抗為100Ω的線路，在不造成高速信號(hào)傳輸失真情況下實(shí)現(xiàn)差分信號(hào)的噪聲抑制；小尺寸更實(shí)現(xiàn)了高密度裝配。常用在DVD錄像機(jī)、電腦、LCD電視機(jī)和顯示器中用于數(shù)字AV接口(如HDMI和DVI等)、電腦外設(shè)的USB線，筆記本電腦和LCD的LVDS線的USB線。

DLW31S系列繞線型片式共模電感，共模阻抗為90～2200 Ω，在高頻時(shí)的高共模阻抗對(duì)噪聲有極好的抑制功能，DLW31S的高耦合性能可在不造成高速信號(hào)傳輸失真的情況下實(shí)現(xiàn)差分線的噪聲抑制。常用于電腦、外設(shè)中的USB線，筆記本電腦和LCD的LVDS線。

DLW21H系列繞線型片式電感，共模阻抗有67、90、120和180Ω幾種，由于DLW21H系列的高耦合性，不會(huì)對(duì)高速信號(hào)傳輸造成失真，常用在小而薄的數(shù)字設(shè)備(如電腦、外設(shè)和通信設(shè)備)中的信號(hào)差分線(USB2．0、IEEE1934和LVDS)共模噪聲抑制。

DLW5AH／5BS系列高性能繞線型片式共模電感，其外形尺寸為5．0×5．0×4．5mm，共模阻抗達(dá)到190～4 000Ω，通過(guò)電流為200mA～5A。由于100MHz時(shí)的共模阻抗最大值可達(dá)到4 000Ω，實(shí)現(xiàn)了大的噪聲抑制。另外，由于最大通過(guò)電流可達(dá)5A，非常適合于在電源線上使用。該系列的高耦合共模結(jié)構(gòu)不會(huì)損害高速信號(hào)的傳輸?？捎糜诒銛y設(shè)備的AC適配器中的直流電源線。DC-DC轉(zhuǎn)換器、電池充電器中的直流電源線。DLW 5 BT系列繞線型片式共模電感，外形尺寸為5．0×5．0×2．5mm，該系列電感為薄型結(jié)構(gòu)。在100MHz時(shí)的共模阻抗最大值可達(dá)1 400Ω，最大通過(guò)電流可達(dá)6A。適合于DC-DC轉(zhuǎn)換器、電池充電器等電源設(shè)備；PDA(個(gè)人數(shù)字助理)、筆記本電腦、打印機(jī)等便攜設(shè)備使用。

2)片式共模電感的應(yīng)用

(1)USB接口噪聲的抑制例

USB接口噪聲的抑制例見(jiàn)圖4，其中VDD／GND線用DLW5BSN35 1SQ2高性能繞線型共模電感(或BLM21PG221SN1片式磁珠)；D+／D一線用DLP31SN221SL2或DLP31SN121SL2片式共模電感(如采用片式磁珠，對(duì)1．5Mbps傳輸速率用BLM21BD102SN1，對(duì)12Mbps用BLM21BB221SN1)。

圖5為筆記本電腦液晶顯示器部分的噪聲抑制方案，利用共模電感可以很方便地將有用信號(hào)與線間串?dāng)_信號(hào)(共模干擾)分離開(kāi)來(lái)。