共模和差模噪声的有效处理方案

admin

3 r; m" d/ H! Y# S, g6 Y, Z# Q

电磁干扰EMI可以大致分为“传导发射”和“辐射发射”两种类型。其中，根据传导的类型，传导发射可以进一步分为两种类型：“差分（正常）模式噪声”和“共模噪声”。本文将讨论后两种类型的噪声。
一传导发射分类
传导发射可分为两种类型。一种是“差模噪声”，也称为“正常模式噪声”。这些名称有时会根据适用的条件有选择地使用，但在这里我们假设它们是相同的。另一种是“共模噪声”。如下图所示这里的讨论电源噪声，因此这些图是PCB外部供电的示例。

1. 差模噪音
噪声源出现在电源线上并与电源线串联，并且噪声电流以与电源电流相同的方向流动。它被称为“差分模式”，因为输出和返回电流是相反方向的。
2. 共模噪音
: L8 h! S, W: V0 |, |9 |通过杂散电容等泄漏的噪声电流通过地并返回到电源线的噪声。被称为“共模”噪声，因为电源正（+）和负（-）侧的噪声电流方向具有相同的方向。电源线上不会出现噪声电压。
8 H* G8 i, K8 ]- |! y
8 p: N% M2 q" d9 `1 M& P3. 差模和共模噪音对比分析
如上所述，这些类型的噪声是传导发射。然而由于噪声电流在电源线中流动，因此会有辐射产生。
3 h' A8 G' G- |由差模噪声引起的辐射的电场强度Ed可以使用下面的等式表示。Id是差分模式下的噪声电流，r是到观察点的距离，f是噪声频率。差模噪声产生噪声电流环路会放大噪声，因此环路区域S成为重要因素。如图和等式所示，如果其他元素是恒定的，则对于更大的环区域，电场强度更高，但在实际案例中，共模噪声更为常见，所以我们对共模噪声重点讨论。
二噪声计算
由共模噪声引起的辐射的电场强度Ec可以由右下方的等式表示。如图和方程所示，电缆长度L是一个重要因素。

: a. `* W9 N# Z3 Q9 e& Y这里，为了确认由于不同类型的噪声引起的辐射特性，我们将插入实际数值来计算电场强度* 1。每种情况下的条件完全相同。观察到的电场强度由蓝点表示。
! S* ?( i7 ?8 v8 t2 x$ V  L在这些计算结果中重要的是，对于相同的噪声电流值，由共模噪声引起的辐射要大得多（在该示例中，大约大100倍）。特别是，在考虑应对辐射发射的措施时，应该记住处理共模噪声的措施尤为重要。
/ D! L* m- i8 Z! |1. 共模噪声处理方法

& X1 ]! I9 A! m7 k1 a$ f
• 当有共模噪声存在时，常用的处理方法有；
  8 z  P' |7 e9 |' i/ [8 c, R2 u
• 可靠接地、高阻抗接地方式；
  ) V. s# y$ @! G" U& S
• 削弱噪声源（在变频器输出侧加装共模扼流圈是一种经济、有效的方法）；
  + |0 @/ x1 K5 h' U( `7 F
• 噪声屏蔽以及电源线屏蔽等。
  8 [& e1 L  O$ W# ], k0 |

2. 差模噪声处理方法

• 在差模噪声的情况下，处理噪声的基本的措施是减小环路面积S；
  * b& q  u+ o# t; l. ]
• 例如通过使用绞合线缆，尽可能缩短电缆长度。然而，总是会出现对组件的布置和类型的限制，因此还必须研究诸如添加过滤器之类的方法。
  

希望本文有助于大家加深对EMC中开关电源的理解。