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基于EMC的共模干扰与差模干扰以及抑制方法

发布时间2019-04-09 17:15

来源: 未知

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  什么是共模与差模

  电器设备的电源线,电话等的通讯线, 与其它设备或外围设备相互交换的通讯线路,至少有两根导线,这两根导线作为往复线路运送电力或信号,在这两根导线之外一般还有第三导体,这便是"地线"。电压和电流的改变经过导线传输时有两种形态, 一种是两根导线别离做为往复线路传输, 咱们称之为"差模";另一种是两根导线做去路,地线做回来传输, 咱们称之为"共模"。

  基于EMC的共模搅扰与差模搅扰以及按捺办法

  共模搅扰与差模搅扰

  任何两根电源线或通讯线上所存在的搅扰,均可用共模搅扰和差模搅扰来表示:共模搅扰在导线与地(机壳)之间传输,归于非对称性搅扰,它界说为任何载流导体与参考地之间的不期望有的电位差;差模搅扰在两导线之间传输,归于对称性搅扰,它界说为任何两个载流导体之间的不期望有的电位差。在一般情况下,共模搅扰起伏大、频率高,还能够经过导线发生辐射,所形成的搅扰较大。差模搅扰起伏小、频率低、所形成的搅扰较小。

  共模搅扰信号

  共模搅扰的电流巨细不一定持平,可是方向(相位)相同的。电气设备对外的搅扰多以共模搅扰为主,外来的搅扰也多以共模搅扰为主,共模搅扰自身一般不会对设备发生损害,可是假如共模搅扰转变为差模搅扰,搅扰就严峻了,因为有用信号都是差模信号。

  差模搅扰信号

  差模搅扰的电流巨细持平,方向(相位)相反。因为走线的分布电容、电感、信号走线阻抗不接连,以及信号回流途径流过了意料之外的通路等,差模电流会转换成共模电流。

  共模搅扰发生原因

  1. 电网串入共模搅扰电压。

  2. 辐射搅扰(如雷电,设备电弧,附近电台,大功率辐射源)在信号线上感应出共模搅扰,原因是交变的磁场发生交变 的电流,地线-零线回路面积与地线-火线回路面积不相同,两个回路阻抗不同等原因形成电流巨细不同。

  3. 接地电压不一样,简略的说就电位差而造就了共模搅扰。

  4. 设备内部的线路对电源线形成的共模搅扰。

  共模搅扰电流

  共模搅扰一般是以共模搅扰电流存在的方式出现的,一般情况下共模搅扰电流发生的原因有三个方面:

  1。 外界电磁场在电路走线中的所有导线上感应出来电压(这个电压相对于大地是等幅和同相的),由这个电压发生的电流。

  2. 因为电路走线两端的器材所接的地电位不同,在这个地电位差的驱动下发生的电流。

  3. 器材上的电路走线与大地之间有电位差,这样电路走线上会发生共模搅扰电流。

 

  器材假如在其电路走线上发生共模搅扰电流,则电路走线会发生激烈的电磁辐射,对电子、电气产品元器材发生电磁搅扰,影响产品的性能指标;别的,当电路不平衡时,共模搅扰电流会转变为差模搅扰电流,差模搅扰电流对电路直接发生搅扰影响。对于电子、电气产品电路中的信号线及其回路而言:差模搅扰电流流过电路中的导线环路时,将引起差模搅扰辐射,这种环路相当于小环天线,能向空间辐射磁场,或接收磁场。

  怎么辨认共模搅扰

  1. 从搅扰源判别:雷电、附近发生的电弧、附近的电台或其它大功率辐射装置在电缆上发生的搅扰为共模搅扰。

  2。 从频率上判别:共模搅扰首要会集在1MHz以上。这是因为共模搅扰是经过空间感应到电缆上的,这种感应只有在较高频率时才容易发生。但有一种破例,当电缆从很强的磁场辐射源(例如,开关电源)周围经过时,也会感应到频率较低的共模搅扰。

  3. 用仪器测量:只需有一台频谱剖析仪和一只电流卡钳就能够进行测量、判别了,判别的过程如下:

  a.将电流卡钳别离卡在信号线或地线(火线或零线)上,记录下某个感应频率(f1)的搅扰强度。

  b。将电流卡钳同时卡住信号线和地线, 若能观察到(f1)处的搅扰,则(f1)搅扰中包括共模搅扰成份,要判别是否仅含共模 搅扰成份,进行过程c的判别。

  c.将卡钳别离卡住信号线和地线,若两根线上测得的(f1)搅扰的起伏相同,则(f1)搅扰中仅含共模搅扰成份;若不相同,则(f1)搅扰中还包括差模搅扰成份。

  怎么按捺共模搅扰

  共模搅扰作为EMC搅扰中最为常见且损害较大的搅扰,咱们按捺它最直接的办法便是滤波,这是按捺和防止共模搅扰的一项重要措施。滤波器的功用便是答应某一特定频率的信号顺畅经过,而其它频率的信号则要受到较大的按捺,它实质上是一个选频电路,它切断了电磁搅扰沿信号线或电源线传播的途径,别的它仍是压缩搅扰频谱的一种有效办法,当搅扰频谱不同于有用信号的频带时,能够用滤波器将无用的搅扰信号滤除。因此,恰当地选择和正确地运用滤波器对按捺共模搅扰是十分重要的。

  假如有用信号是差模信号而搅扰信号是共模信号,可运用共模电感来按捺搅扰信号:

  共模电感的原理和按捺搅扰

  在电路中串入共模电感,当有共模搅扰电流流经线圈时,因为共模搅扰电流的同向性,会在线圈内发生同向的磁场而增大线圈的感抗,使线圈表现为高阻抗,发生较强的阻尼效果,以此衰减共模搅扰电流,到达滤波的目的;当电路中的正常差模电流流经共模电感时,电流在同相绕制的共模电感线圈中发生反向的磁场而相互抵消,因此对正常的差模电流根本没有衰减效果。

  总结

  共模搅扰作为EMC搅扰中最为常见且损害很大的搅扰,按捺它的办法除了滤波外,还能够经过对信号线路进行屏蔽,在PCB 板上大面积铺地降低地线阻抗来削减共模信号强度等办法。

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