在本文中，我们将主要关注共模扼流圈，但所提出的原理同样适用于差模耦合电感。
耦合与非耦合
耦合电感器在几个方面与标准电感器不同。标准电感器是双端子器件，其具有缠绕成线圈的单个导体，通常围绕导磁芯。另一方面，耦合电感器具有缠绕在单个芯上的两个或更多个导体。耦合电感器通常是四端子器件，但共模扼流圈可能有六个端子用于三相应用，或更多用于多导体应用。
耦合电感器在小体积内提供高电感，共模扼流圈通过使用高磁导率芯获得高电感。它们的电感与每个绕组上的匝数平方成正比。差模电感器实现高电感，因为它们的电感与磁芯上所有绕组匝数的平方成正比。
耦合电感器的电特性在EMI滤波的感兴趣频率上变化很大。大多数功率扼流圈的有用频率范围是从几千赫兹到几十兆赫兹。信号线扼流圈工作频率稍高，达到100 MHz左右。
理想模型与非理想模型
共模扼流圈可以充分地建模为由几个无源集总电路元件组成的子电路。下面的示意图显示了一个模型，它考虑了耦合电感的频率可变行为。
该模型不仅提供了扼流圈的共模电感，而且还考虑了三个重要寄生元件的影响：
a、绕组电阻
b、绕组电容
c、漏电感
以下段落更详细地讨论了每一段。
电感是磁芯磁导率和磁芯上导线匝数的函数。电感与匝数的平方成正比。磁芯渗透率随材料，温度，直流偏置和频率而变化。精确的电感建模需要考虑这些属性中的每一个。然而，对于许多应用，漏电感，绕组间电容和绕组电阻是主要特性，足以预测EMI滤波器性能。
耦合因子
共模扼流圈的耦合系数是衡量一个绕组耦合到另一个绕组的磁通量的完全程度。例如，耦合因子为0.95意味着95％的磁通量耦合而5％的磁通量不耦合。
耦合磁芯上所有绕组的磁通量等于绕组之间的互感。未耦合的磁通直接与漏电感有关。漏电感是所有物理电感中存在的寄生元件，可对滤波器性能产生深远影响。
为了说明，考虑具有100％假设耦合因子的共模扼流圈。两个绕组完美耦合。通过任一绕组的电流在另一个绕组中感应出相等的电流。如果通过两个绕组的电流相等，则磁芯中的磁通量为零。由一个引线中的电流产生的所有核心通量抵消了由另一个引线中的电流产生的核心通量。
但是，如果耦合系数小于100％，比如0.95，那么5％的磁通量不会耦合。一个绕组中的电流不会在另一个绕组中产生相等的电流，因此磁芯中的磁通量不为零，并且一些磁通量在共模扼流圈之外。
未耦合的通量有三种效果：
1.如果磁芯中的磁通足够强，磁芯将开始饱和。部分饱和会降低器件的电感，使阻塞效率降低。
2.不在核心的助焊剂是漏磁通。对于共模扼流圈，漏磁通引入差模电感。（同样，对于差模耦合电感，漏磁通会引入共模电感。）这种差分电感与其他滤波器元件相互作用，虽然它确实有助于提供额外的差模滤波，但它也引入了新的谐振，有可能放大电路新创建的共振频率下的噪声。
3.杂散磁场可以耦合到附近的电路，并且可以从包含共模扼流圈的设备发射。对于包含敏感磁性组件的应用，这些杂散磁场可能存在问题。
绕组电容
1.磁芯上的每匝导线对相邻匝以及导线和磁芯具有少量电容。这种用于共模扼流圈的分布电容通常在10到50 pF之间，具体取决于使用的匝数和电感器的结构和物理尺寸。
2.虽然绕组间电容分布在电感的绕组上，但从输入端到输出端的集总元件电容通常足够精确，适用于大多数滤波器分析。
3.绕组间电容与电感一起设置电感自谐振频率（SRF），如下图中的红线所示。在低于SRF的频率下，共模扼流圈表现为电感器，阻抗随着频率的增加而增加。在SRF之上，扼流圈表现为串联电容器，并且阻抗与频率增加成比例地减小。
interwinding-capacitance- 电磁干扰
第二个SRF存在于实际共模扼流圈中。它是由漏电感和绕组间电容的并联谐振引起的。该次级共振由绿线绘制在上面。
绕组电阻
电感器绕组的电阻对滤波器性能有微妙但重要的影响。绕组电阻是有益的，因为它增加了电感器的串联阻抗，并为滤波器提供了一些阻尼，特别是在高频时。由于电感器将与滤波器电容和通过电缆或其他电路连接到滤波器的电容元件共振，因此绕组电阻的阻尼效果是有益的。绕组电阻降低了由共振放大的信号的幅度。
绕组电阻的缺点是热量，流过电线的电流产生热量，因为用于构造电感器的导线长度可能高达几米，并且功率耗散集中在相对小的区域中，所以温度升高可能是显着的。绕组电阻还会导致电感器输入侧和输出侧之间的电压降，如果过大则可能影响电路操作。
双工绕组耦合电感可提供卓越的性能，但成本较高，因为电感必须手工缠绕，由于其固有的较高成本，手工电感器通常用于价格不如性能重要的应用中。
三相共模扼流圈也可以这种方式缠绕，通过三相将三相引线三芯包裹在芯中。
阅读本文的人还阅读了：
