共模电感技术白皮书

市场规模与增长

全球市场规模：2023年约12亿美元，年复合增长率（CAGR）6.5%（2024-203）

增长驱动因素：

5G通信、新能源汽车、工业自动化需求激增

各国EMC法规趋严

区域市场分布

领域 市场份额 典型场景

消费电子 35% 手机、电脑（USB/HDMI接口）

汽车电子 30% 新能源汽车（电驱系统、车载网络）

工业与能源 25% 变频器、光伏逆变器、PLC控制

通信基础设施 10% 基站、数据中心、光纤设备

价格区间

消费级：0.1~0.5美元/颗（如USB接口用贴片电感）

工业级：0.5~2美元/颗（高耐压、宽温度范围型号）

车规级：2~10美元/颗（AEC-Q200认证，如TDK ACT45系列）

代理业务

新能源汽车电驱系统（SiC模块配套共模电感）

数据中心高速光模块（100G/400G以太网电感）

市场需求量预测

新能源汽车：2025年车用共模电感需求超2亿颗

5G基站：单基站需20-30颗高频电感，全球年需求超5亿

产品功能

PRODUCT FEATURES

共模电感的功能

1、抑制共模噪声

共模噪声：指电路中两根导线（如电源线、信号线）对地（或参考平面）同时存在的同方向、同幅度的干扰信号。

工作原理：共模电感对共模电流呈现高阻抗，通过磁芯的磁场耦合抵消共模噪声能量，将其反射回源头或转化为热量消耗。

2、提供高频阻抗路径

在共模噪声的频率范围内（通常为几十kHz至数百MHz），电感的高阻抗特性可阻断噪声传播路径，防止其通过电缆或电路辐射出去。

3、隔离干扰

防止外部干扰（如电网浪涌、射频干扰）通过电源线或信号线进入系统，同时抑制系统内部噪声向外辐射。

4、保持差模信号完整性

对差模信号（有用信号）的阻抗极低，几乎不影响其传输特性。

差分信号/单线信号

差分信号/共模信号

差分传输是一种信号传输的技术，区别于传统的一根信号线一根地线的做法，差分传输在这两根线上都传输信号，这两个信号的振幅相同，相位相反。在这两根线上的传输的信号就是差分信号。信号接收端比较这两个电压的差值来判断发送端发送的逻辑状态。在电路板上，差分走线必须是等长、等宽、紧密靠近、且在同一层面的两根线。

共模信号是作用在差分放大器或仪表放大器同相、反相输入端的相同信号。例如，平衡线对中引入到两个平衡端的噪声电压。另外一个例子是加在平衡线上的直流电压（例如：由于信号源与接收器之间的地电位差而产生的直流电平）。

任何两个信号都可以分解为共模信号和差模信号。共模信号是作用在差分放大器或仪表放大器两个输入端的相同信号，通常是由于线路传导和空间磁场干扰产生的，是不希望出现的信号，差模信号是两个输入端信号的相位相差180度。如果共模信号被放大很多，会影响到真正需要放大的差模信号。

差模信号是电路的核心功能载体，需通过滤波保留其完整性；

共模信号是EMI的主要源头，需通过隔离、屏蔽和滤波彻底抑制；

协同设计：结合差模与共模抑制措施（如π型滤波器），并优化PCB布局与接地，是实现高可靠EMC设计的关键。

选型参数

PARAMETERS

速率差异与应用场景

APPLICATION SCENARIO

(1) 10/100Mbps PHY

应用场景：

工业控制：PLC、传感器网络（如Modbus TCP）

智能家居：智能插座、低功耗物联网设备（如Zigbee网关）

车载诊断：OBD-II接口（100BASE-T1）

(2) 1Gbps PHY

应用场景：

消费电子：4K电视、NAS存储

工业相机：机器视觉（实时图像传输）

企业网络：千兆交换机、路由器

(3) 2.5G/5G PHY（Multi-Gigabit）

应用场景：

工业控制：PLC、传感器网络（如Modbus TCP）

智能家居：智能插座、低功耗物联网设备（如Zigbee网关）

车载诊断：OBD-II接口（100BASE-T1）

(4) 10G/25G PHY

应用场景：

数据中心：服务器互联（SFP+/QSFP28）

5G基站：前传网络（eCPRI over 25G）

超高清视频制作：8K视频实时传输

(5) 40G/100G及以上 PHY

应用场景：

AI/超算集群：GPU/TPU互联（InfiniBand替代）

核心骨干网：城域网/跨数据中心互联

光通信：CPRI/OBSAI光纤前传

共模电感的应用领域

GROWTH DRIVERS

差分信号通信系统

差分信号传输依赖两条相位相反的导线，共模电感可有效抑制共模噪声，提升信号完整性：

以太网（Ethernet）

千兆以太网（如1000BASE-T）的差分线对（如RJ45接口）中，共模电感滤除高频共模噪声，确保高速数据传输的稳定性。

USB（Universal Serial Bus）

USB 2.0/3.0的D+/D-差分对使用共模电感，抑制由电源或外部环境引入的共模干扰，防止数据传输错误。

HDMI/DisplayPort

高速视频接口的差分信号线（如TMDS通道）中，共模电感减少高频辐射干扰，提升电磁兼容性（EMC）。

LVDS（低压差分信号）

显示屏接口（如LCD、OLED驱动电路）中，共模电感抑制显示屏驱动芯片与主板间的共模噪声。

工业与车载通信

工业及车载环境电磁干扰（EMI）复杂，共模电感用于保护通信总线：

CAN总线（Controller Area Network）

车载CAN总线中，共模电感滤除引擎点火、电机驱动等产生的共模噪声，确保关键控制信号的可靠性。

RS485/RS422

工业长距离通信中，共模电感防止地电位差和共模噪声干扰，提升抗干扰能力。

工业以太网（Profinet、EtherCAT）

工业自动化网络中，共模电感抑制电机、变频器等设备的高频噪声对通信的影响。

无线通信模块

无线通信系统对信号纯净度要求极高，共模电感用于射频（RF）电路：

Wi-Fi/蓝牙模块

天线馈线和射频电路中，共模电感抑制共模干扰，减少信号失真和误码率。

蜂窝通信（4G/5G模块）

基站和移动设备的天线电路中，共模电感减少高频噪声对射频信号的干扰。

电源与信号混合系统

在电源与信号共存的系统中，共模电感隔离噪声路径：

PoE（Power over Ethernet）

以太网供电系统中，共模电感同时滤除电源和数据的共模噪声，避免相互干扰。

DC/DC转换器

开关电源的输入/输出端，共模电感抑制高频开关噪声通过电源线耦合到通信线路。

高速数字电路

高速数字信号易受共模噪声影响，共模电感用于关键信号线：

PCIe（高速串行总线）

PCIe接口的差分信号线中，共模电感降低高速切换引起的共模辐射。

DDR内存接口

内存数据总线上，共模电感抑制高频噪声，提升时序稳定性。

审核编辑 黄宇