CST电磁兼容性仿真—共模扼流圈仿真设计

共模电感(Common mode Choke)，也叫共模扼流圈，常用于开关电源中过滤共模的电磁干扰信号。

共模电感是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件，它由两个尺寸相同，匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上，形成一个四端器件，要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用，而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。如图

共模电感工作原理

共模电感的两根线是同向穿过磁环，差模信号通过磁环产生的磁通方向相反而相互抵消从而不产生作用，而共模信号通过磁环产生的磁通方向相同而相互叠加从而发挥其感性作用。

在正常的情况下，共模电感只有对共模信号产生作用。通过分析共模电感的工作原理可知，共模电感对差模信号不产生作用的原因是穿过磁环的两条线上的差模信号产生的大小相等方向相反的磁通相互抵消的结果。

下面我来分享一个案例，用达索系统的CST来设计一个能实际匹配供应商提供的共模扼流圈。并且用理论计算出来。

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首先作为甲方需要供应商提供共模扼流圈的3D模型和阻抗曲线，如上图

有了阻抗曲线的参数之后下面直接上公式

N是匝数，µ是相对磁导率是一个复数，µ0是真空磁导率，A是磁环横截面积，l是磁路长度。

后面我会单独出一期如何计算磁性电感和带气隙的磁性电感的参数

计算出相对磁导率--频率曲线

磁导率

‍真空磁导率（µ0），又称磁场常数、磁常数、自由空间磁导率或磁常数是一物理常数，指真空中的磁导率。

相对磁导率（Relative permeability），电力术语，是特殊介质的磁导率和真空磁导率μ₀的比值。相对磁导率是一个复数量，有实部也有虚部，实部用μ',虚部用μ''表示。相对磁导率μ等于μ'+μ''的绝对值。

我们可以通过debye一阶或者二阶模型来拟合磁导率，还是直接上公式

拟合和计算的相对磁导率对比

我们在CST里面也是用Debye二阶模型去设置铁氧体磁环

注：磁环的尺寸，匝数，材料要和实际量产的磁环一致

请看测试的阻抗曲线和计算拟合的阻抗曲线图

共模扼流圈的漏感，供应商datasheet里面给出的是在10kHz时候0.9uH,仿真如图：

最后我们通过CST仿真得到的铁氧体磁环的阻抗频率响应曲线和实际的阻抗曲线对比如下图

这样我们的共模电感就仿真设计好了。