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一文解析共模和差模噪聲

韜略科技EMC ? 來源:陳翠 ? 2019-07-21 10:06 ? 次閱讀

電磁干擾EMI可以大致分為“傳導發射”和“輻射發射”兩種類型。其中,根據傳導的類型,傳導發射可以進一步分為兩種類型:“差分(正常)模式噪聲”和“共模噪聲”。本文將討論后兩種類型的噪聲。

一傳導發射分類

傳導發射可分為兩種類型。一種是“差模噪聲”,也稱為“正常模式噪聲”。這些名稱有時會根據適用的條件有選擇地使用,但在這里我們假設它們是相同的。另一種是“共模噪聲”。如下圖所示這里的討論電源噪聲,因此這些圖是PCB外部供電的示例。

1. 差膜噪音

噪聲源出現在電源線上并與電源線串聯,并且噪聲電流以與電源電流相同的方向流動。它被稱為“差分模式”,因為輸出和返回電流是相反方向的。

2. 共膜噪音

通過雜散電容等泄漏的噪聲電流通過地并返回到電源線的噪聲。被稱為“共模”噪聲,因為電源正(+)和負(-)側的噪聲電流方向具有相同的方向。電源線上不會出現噪聲電壓。

3.差膜和共膜噪音對比分析

如上所述,這些類型的噪聲是傳導發射。然而由于噪聲電流在電源線中流動,因此會有輻射產生。

由差模噪聲引起的輻射的電場強度Ed可以使用下面的等式表示。Id是差分模式下的噪聲電流,r是到觀察點的距離,f是噪聲頻率。差模噪聲產生噪聲電流環路會放大噪聲,因此環路區域S成為重要因素。如圖和等式所示,如果其他元素是恒定的,則對于更大的環區域,電場強度更高,但在實際案例中,共模噪聲更為常見,所以我們對共模噪聲重點討論。

2噪聲計算

由共模噪聲引起的輻射的電場強度Ec可以由右下方的等式表示。如圖和方程所示,電纜長度L是一個重要因素。

這里,為了確認由于不同類型的噪聲引起的輻射特性,我們將插入實際數值來計算電場強度* 1。每種情況下的條件完全相同。觀察到的電場強度由藍點表示。

在這些計算結果中重要的是,對于相同的噪聲電流值,由共模噪聲引起的輻射要大得多(在該示例中,大約大100倍)。特別是,在考慮應對輻射發射的措施時,應該記住處理共模噪聲的措施尤為重要。

1. 共模噪聲處理方法

當有共模噪聲存在時,常用的處理方法有;

可靠接地、高阻抗接地方式;

削弱噪聲源(在變頻器輸出側加裝共模扼流圈是一種經濟、有效的方法);

噪聲屏蔽以及電源線屏蔽等。

2. 差模噪聲處理方法

在差模噪聲的情況下,處理噪聲的基本的措施是減小環路面積S;

例如通過使用絞合線纜,盡可能縮短電纜長度。然而,總是會出現對組件的布置和類型的限制,因此還必須研究諸如添加過濾器之類的方法。

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原文標題:共模和差模噪聲的有效處理方案

文章出處:【微信號:TLTECH,微信公眾號:韜略科技EMC】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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