EMC基礎(chǔ)知識(shí):差模噪聲與共模噪聲
發(fā)布時(shí)間:2021-03-17 來源:ROHM 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】在本系列文章的第一篇“何謂EMC”中曾提到過電磁干擾EMI大致可分為“傳導(dǎo)噪聲”和“輻射噪聲”兩種。其中,傳導(dǎo)噪聲根據(jù)傳導(dǎo)方式可分為“差模(常模)噪聲”和“共模噪聲”兩種。本文將對(duì)這兩種噪聲進(jìn)行介紹。
在本系列文章的第一篇“何謂EMC”中曾提到過電磁干擾EMI大致可分為“傳導(dǎo)噪聲”和“輻射噪聲”兩種。其中,傳導(dǎo)噪聲根據(jù)傳導(dǎo)方式可分為“差模(常模)噪聲”和“共模噪聲”兩種。本文將對(duì)這兩種噪聲進(jìn)行介紹。
差模(常模)噪聲與共模噪聲
傳導(dǎo)噪聲可分為兩種。一種是“差模噪聲”,也稱為“常模噪聲”。這兩種稱呼有時(shí)可根據(jù)條件區(qū)分使用,不過在本文中作為相同的名詞處理。另一種是“共模噪聲”。來看下圖。本文是圍繞電源展開介紹的,因此圖例是將帶有電路的印刷電路板(PCB)裝在殼體中,并由外部給電的示例圖。
差模噪聲產(chǎn)生在電源線之間,是噪聲源對(duì)于電源線串聯(lián)進(jìn)入,噪聲電流與電源電流方向相同。由于往返方向相反而被稱為“差模(Differential mode)”。
共模噪聲是經(jīng)雜散電容等泄漏的噪聲電流經(jīng)由大地返回電源線線的噪聲。因電源的(+)端和(-)端流過的噪聲電流方向相同而被稱為“共模(Common mode)”。在電源線間不產(chǎn)生噪聲電壓。
如前所述,這些噪聲即為傳導(dǎo)噪聲。不過,由于電源線中流動(dòng)著噪聲電流,因此會(huì)發(fā)出噪聲。
由差模噪聲引起的輻射的電場強(qiáng)度Ed可通過左下方的公式來表示。Id為差模中的噪聲電流,r為到觀測(cè)點(diǎn)的距離,f為噪聲頻率。差模噪聲會(huì)產(chǎn)生噪聲電流環(huán),因此環(huán)路面積S是非常重要的因素。如圖和公式所示,假設(shè)其他因素固定,環(huán)路面積越大則電場強(qiáng)度越高。
由共模噪聲引起的輻射的電場強(qiáng)度Ec可通過右下方的公式來表示。如圖和公式所示,線纜長度L是非常重要的因素。
為了更好地認(rèn)識(shí)每種噪聲引發(fā)的輻射特點(diǎn),接下來代入實(shí)際數(shù)值來計(jì)算一下電場強(qiáng)度*1。條件完全相同。電場強(qiáng)度的觀測(cè)點(diǎn)用藍(lán)色圓點(diǎn)來表示。*1:公式來源-EMC工學(xué)詳解 實(shí)用降噪技法 作者Henry W.Ott-東京電機(jī)大學(xué)出版社
這個(gè)計(jì)算結(jié)果中非常重要的一點(diǎn)是:噪聲電流值相同的情況下,共模噪聲輻射要大得多(在本例中約大100倍)。不管怎樣,這些傳導(dǎo)噪聲和輻射噪聲即EMI如果超出了容許范圍,就需要采取降噪對(duì)策。特別需要記住的是,在考慮輻射噪聲對(duì)策時(shí),針對(duì)共模噪聲的對(duì)策是非常重要的。
關(guān)于具體對(duì)策,后續(xù)會(huì)逐步介紹,其中最原則性的噪聲對(duì)策是差模噪聲要減少環(huán)路面積S(比如線纜采用絞合線),共模噪聲要極力縮短線纜長度。不過一定會(huì)遇到受配置和材料等限制的情況,此時(shí)需要探討增加濾波器的方法。
希望通過本文使您能夠?qū)υ肼暤姆N類和性質(zhì)有初步了解。
(來源:ROHM,作者:ROHM)
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