從三回路模型看開關電源共模干擾的解決之道

開關電源共模電流模型可以用下面三個回路來簡單說明。在開關管共模電壓的驅動下，形成輸入回路、輸出回路和輸入-輸出大回路。從傳導發射的角度來說，我們希望減少輸入回路和輸入-輸出大回路的共模電流，從輻射發射角度來說，我們一方面希望減小共模電流，另一方面要減小各個回路面積。

另一方面，共模電流大小與產品的接地狀態息息相關。因為共模電流一般要從PCB上通過分布電容或者PCB與機殼的接地線流向機殼地，然后通過機殼與大地的分布電容或者機殼的接地線流向大地最后再回到共模電壓源，產品的機殼接地狀態好壞對分布電容和接地阻抗的的影響很大，這些都會影響共模回路阻抗的大小，最終影響共模電流的大小。

我們通過兩個例子來說明產品接地狀態對共模電流的影響。

? 例子1如下：

現象：某臺設備在進行CE102試驗時候，發現如下現象，將受試設備直接放在測試臺的金屬板上，傳導發射就會超標；但是如果將受試設備與金屬板之間墊上一塊絕緣物，測試結果就會合格。

產品的共模電壓一般以某個較大的金屬物體為參考點，當將產品與金屬桌之間墊上一個絕緣物體后增加了共模電流的回路阻抗，因此減小了共模電流的大小，從而減小了產品的傳導發射。而差模傳導發射電流回流路徑不經過產品的接地線，所以接地狀態對差模傳導電流沒有影響，這說明該產品共模濾波能力不足，經檢查發現，電源濾波器與金屬機箱之間搭接的不好，降低了濾波器的共模濾波能力。

由于共模濾波電容的接地點是機殼地，當濾波器與機殼的搭接效果不好時，，會降低共模濾波器的濾波效果，從而會使更多的共模電流流向LISN，從而使傳導發射超標，當將產品與受試設備與金屬板之間墊上一塊絕緣物后，增加了流向LISN回路共模阻抗，從而減小改回路共模電流減小共模傳導發射。

? 例子2如下：

現象：某數控機床，發現當將控制單元的金屬外殼與機床連接起來時候，控制單元便會不正常工作，而如果將控制單元與機床之間墊一個絕緣物體干擾現象就會消失。

圖?共模電流造成的電磁干擾

我們知道電機驅動器的IGBT開關管在PWM信號驅動下不停的通斷，從而產生了大的dV/dt，下圖里面脈寬調制變速電機驅動電路標紅色的部分就是主要的大的dV/dt的干擾源，這種干擾源產生的共模電流會通過電纜耦合到其它模塊。因此電機驅動器是強的干擾源頭。

上面出現的現象說明，電機驅動器與控制單元連接的電纜上有較強的共模電流，導致控制單元受到干擾。當將控制單元的金屬外殼與機床連接起來時候，共模電流回路阻抗較小，這時候有較強的共模電流流進控制單元造成干擾；當控制單元與機床架之間墊一個絕緣物體干擾現象就會消失，這是因為這個時候增加共模回路的阻抗，流進控制單元共模電流減小，從而減少了干擾。

那么如何解決這個問題呢？我們應該增加控制單元I/O端口共模濾波，增強其抗干擾能力，同時在源頭電機驅動器采取一些措施，降低其共模干擾。

這兩個例子似乎給我們造成一種錯覺，好像我們的金屬機殼不接地好像更好，但是實際上不是這樣的，金屬機殼與接地板的低阻抗連接對于我們雷電和靜電的防護非常重要，接地阻抗越小，能量會更好的泄放到大地，減少對耦合到產品內部的能量，減少對PCB的干擾。