基础小百科之EMC：共模和差模

frankie.wang · 发表于 2016-1-7 17:22

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电压、电流的变化通过导线传输时有两种形态，即“共模”和“差模”。设备的电源线、信号线等的通信线、与其他设备或外围设备相互交换的通信线路，至少有两根导线，这两根导线作为往返线路输送电力或信号。但在这两根导线之外通常还有第三导体，这就是“地线”。干扰电压和电流分为两种:一种是两根导线分别作为往返线路传输;另一种是两根导线做去路，地线做返回路传输。前者叫“差模”，后者叫“共模”。“差模”如图1.25所示，电源、信号源及其负载通过两根导线连接。流过一边导线的电流与另一边导线的电流幅度相同，方向相反。

图1.25差模干扰

实际上，干扰源并不一定连接在两根导线之间。由于噪声源有各种形态，因此在两根导线与地线之间也有电压。其结果是流过两根导线的干扰电流幅度不同。请看图1.26，在加在两线之间的干扰电压的驱动下，两根导线上有幅度相同但方向相反的电流(差模电流)。但如果同时在两根导线与地线之间加上干扰电压，两根线就会流过幅度和方向都相同的电流，这些电流(共模)合在一起经地线流向相反方向。一根导线_L的差模干扰电流与共模干扰同向，因此相加;另一根导线上的差模噪声与共模噪声反向，因此相减。因

此，流经两根导线的电流具有不同的幅度。

再来考虑一下对地线的电压。如图1.26所示，对于差模电压，一根导线上是(线间电压)/2，而另一根导线上是(线间电压)/2，因而是平衡的。但共模电压，两根导线上相同。当两种模式同时存在时，两根导线对地的电压不同。

图1.26对地电压/电流与差模、共模电压/电流之间的关系

因此，当两根导线对地线电压或电流不同时，可通过下列方法求出两种模式的成分:

UN=（U1-U1）/ 2UC=（U1+U2）/ 2

IN=（I1-I2）/ 2IC=（I1+I2）/ 2

在实际的电路中，共模干扰与差模干扰是不断相互转换的，两根导线终端与地线之间存在着阻抗（这个阻抗应该考虑分布参数的影响）。这两根导线的阻抗一旦不平衡，在终端就会出现模式的互相转换，即通过导线传递的一种模式在终端反射时，其中一部分变换成另一种模式。另外，通常两根导线之间的间隔较小，导线与地线导体之间距离较大。若考虑由导线产生辐射的强度，与差模电流产生的辐射相比，共模电流辐射的强度更大。

摘自《EMC电磁兼容设计与测试案例分析》

郑军奇编著