在电子电路设计中，共模电感（扼流圈）的合理选型对于抑制电磁干扰、提高系统的电磁兼容性（EMC）至关重要。下面将从共模电感的原理、噪声来源、抑制信号的方式以及具体的选型方法等方面进行详细介绍。
在介绍共模电感之前，先来了解一下扼流圈。扼流圈是一种用于减弱电路中高频电流的低阻抗线圈，为提高其电感值，通常会采用软磁材料制成的。共模扼流圈有多个相同的线圈，电流在这些线圈中反向流动，使得扼流圈芯中的磁场相互抵消。这种特性使得共模扼流圈常被用于抑制干扰辐射，提高系统的 EMC。因为干扰电流在不同线圈中反向，对于这样的电流，共模扼流圈呈现出非常高的电感值。其电路图如下所示：
共模信号和差模信号是相对的概念。共模信号又称共模噪声或对地噪声，指两根线分别对地的噪声。以开关电源的输入滤波器为例，是零线和火线分别对大地的电信号。尽管零线和火线没有直接与大地相连，但它们可通过电路板上的寄生电容、杂散电容或寄生电感等与大地相连。差模信号则是指两根线之间的信号差值，也可称为电位差。
假设存在两个信号 V1、V2，共模信号为（V1 + V2）/ 2，差模信号对于 V1 为（V1 - V2）/ 2，对于 V2 为 -（V1 - V2）/ 2。共模信号的特点是幅度相等、相位相同，差模信号的特点是幅度相等、相位相反。差模信号和共模信号的示意图如下：
对于开关电源而言，如果整流桥后的储能滤波大电容为理想电容，即等效串联电阻为零（忽略所有电容寄生参数），那么输入到电源的所有可能的差模噪声源都会被该电容完全旁路或解耦。然而，大容量电容的等效串联电阻并非为零，因此输入电容的等效串联电阻是从差模噪声发生器看进去的阻抗 Zdm 的主要部分。输入电容除了承受从电源线流入的工作电流外，还要提供开关管所需的高频脉冲电流。由于电流流经电阻必然产生压降，如电容的等效串联电阻，所以输入滤波电容两端会出现高频电压纹波，这种高频高压纹波就来自于差模电流，它基本上是一个由等效串联电阻导致的电压源。理论上，整流桥导通时，该高频纹波噪声应该仅出现在整流桥输入侧，但实际上，整流桥关断时，噪声会通过整流桥二极管的寄生电容泄露。
高频电流流入机壳有许多偶然的路径。当开关电源中的主开关管的漏极高低跳变时，电流会流经开关管与散热器之间的寄生电容（散热器连接至外壳或者散热器就是外壳）。在交流电网电流保持整流桥导通时，注入机壳的噪声遭遇几乎相等的阻抗，因此等量流入零线和火线，这就是纯共模噪声。
已知共模信号是幅度相等、相位相同的信号，一般来自电网，会影响电路板的正常工作，还会以电磁波的形式干扰周围环境。用电感抑制共模信号与磁场相关。先来了解通电螺线管产生磁场的方向判断方法（对于项目应用而言，在抑制共模信号的场合，不太需要定量计算电感产生的磁场以及磁通量的大小，感兴趣的读者可参考赵修科老师的《开关电源中磁性元器件》）。判断通电螺线管磁场方向时，用右手握住螺管，四指指向电流方向，拇指指向就是磁场方向。
垂直通过一个截面的磁力线总量称为该截面的磁通量，简称磁通。磁力线是通电螺线管产生的，实际存在但看不见摸不着，它是一个闭合的回路，对于通电螺线管，磁力线都要经过螺线管内部，且与磁感应强度 B 成正比。磁通量用 F 表示，是一个标量，单位为韦伯，代号 Wb。磁通量和磁感应强度 B 以及截面积 A 的关系为 F = BA，从该关系式可以看出，穿过横截面的磁力线越多，磁通量就越大。对于绕在磁芯上的线圈，在其上通电流 i，则线圈的电感 L 可以表示为 L = NF /i，其中 N 为线圈匝数。
由此可知，绕在磁芯上的线圈在匝数和电流不变时，磁芯中穿过的磁力线越多，磁通量就越大，相对应的电感量也越大。电感的作用是阻止流过其上电流的变化，实质是阻止其磁通量的变化，这就是利用共模电感来抑制共模电流的基本原理。
当共模电感上流过共模电流时，磁环中的磁通相互叠加，从而具有相当大的电感量，对共模电流起到抑制作用。而当两个线圈流过差模电流时，铁氧体磁环中的磁力线相反，导致磁通相互抵消，几乎没有电感量，所以差模信号可以基本无衰减地通过（考虑到电感本身具有一定的电阻）。因此，不仅在开关电源的输入滤波器中会加共模电感，在走差分信号线时也可以加上共模电感来抑制共模电流，以防止电路误触发等现象。
根据共模电感的额定电流、直流电阻以及额定频率下阻抗值要求，可以按以下步骤进行设计：
- 根据阻抗值计算电感值：共模电感电感值计算公式为：[此处应补充公式图片]，其中 Xl 为频率为 f 时的阻抗值。扼流圈电感值是用负载（单位：Ohms）除以信号开始衰减时的角频率或以上频率。例如，在 50Ω 的负载中，当频率达到 4000 Hz 或以上时信号开始衰减，则需要使用 1.99 mH（50 / (2π×4000)）的电感。其相应的共模滤波器构造如下图所示：
选择所需滤波的频段时，共模阻抗越大越好，因此在选择共模电感时需要查看器件资料，主要根据阻抗频率曲线进行选择。 - 选择共模电感磁芯材料以及磁芯尺寸：在选取共模电感磁芯时，需要考虑形状尺寸、适用频段、温升以及价格等因素。常用的磁芯为 U 型、E 型和环形。相对而言，环形磁芯比较便宜，因为环形只有一个就可制作，而其他形状的磁芯必须有一对才能用于共模电感，且在成型时，需要考虑两磁芯的配对问题，还须增加研磨工序才能得到较高的磁导率，而环形磁芯则不需要。与其它形状磁芯相比，环形磁芯有较高的有效磁导率，因为两配对磁芯在装配时，无论怎样作业都不可消除气隙的现象，故有效磁导率比单一封闭形磁芯要低。但环形磁芯绕线成本较高，因其他形状磁芯有配套线架，绕线可以机器作业，而环形磁芯只能手工作业或机器（速度较低）作业，且磁环孔径小，机器难以穿线，需要人工去绕，费时费力，加工成本高，效率低，安装也不便，若是加底座，则成本会上升。综合性能比起来，磁环性能较好，价格也较高。因为成本的因素，磁环大多用在大功率的电源上。当然，对于对体积有要求的小功率电源，可以采用磁环磁芯。对于主要作用是滤除低频噪声的共模电感，应当选用高磁导率的锰锌铁氧体磁芯；相反，应该选用适用于高频的镍锌铁氧体磁芯或磁粉芯磁芯。通常适用于高频的磁芯，因其具有分布式气隙，故磁导率相对较低，二者不可兼得。不过，与普通电感器不同的是，共模电感的作用是对噪声信号形成较大的插入损耗，以减小噪声干扰。锰锌铁氧体在高频时，虽然其有效磁导率很小，但磁芯损耗随频率增加而增大，对高频噪声有较大的阻碍作用，所以也能减弱高频干扰，只是效果相对较差。然而，较大的磁芯损耗会导致磁芯发热，而损耗较小的磁芯价格也较高。
- 确定线圈匝数：电感量计算出来后，确定线圈匝数的方法和普通设计电感类似，在此不详细展开。
- 选择导线：自己绕制电感时需要注意以下事项：
- 绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘，以保证在瞬时过电压作用下线圈的匝间不发生击穿短路。
- 当线圈流过瞬时大电流时，磁芯不要出现饱和。
- 线圈中的磁芯应与线圈绝缘，以防止在瞬时过电压作用下两者之间发生击穿。
- 线圈应尽可能绕制单层，这样做可减小线圈的寄生电容，增强线圈对瞬时过电压的承受能力。
