電磁兼容簡(jiǎn)明教程（4）?共模干擾與差模干擾

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共模干擾與差模干擾

共模干擾（Common-mode）：兩導(dǎo)線上的干擾電流振幅相等，而方向相同者稱為共模干擾。

差模干擾（Differential-mode）：兩導(dǎo)線上的干擾電流，振幅相等，方向相反稱為差模干擾。

共模(Common mode)是指存在于兩根或多根導(dǎo)線中，流經(jīng)所有導(dǎo)線的電流都是同極性的，差模(Differential mode)是指在導(dǎo)線對(duì)上的電流極性是相反的。

共模干擾的干擾電流在電纜中的所有導(dǎo)線上幅度／相位相同，它在電纜與大地之間形成回路流動(dòng)，見(jiàn)圖(a)。差模干擾的干擾電流在信號(hào)線與信號(hào)地線之間流動(dòng)，見(jiàn)圖(b)。

由于共模干擾與差模干擾的干擾電流在電纜上的流動(dòng)方式不同，對(duì)這兩種干擾電流的濾波方法也不相同。因此在進(jìn)行濾波設(shè)計(jì)之前必須了解所面對(duì)的干擾電流的類型。

電壓電流的變化通過(guò)導(dǎo)線傳輸時(shí)有二種形態(tài)，我們將此稱做“共?！焙汀安钅！?。設(shè)備的電源線、電話等的通信線、與其它設(shè)備或外圍設(shè)備相互交換的通訊線路，至少有兩根導(dǎo)線，這兩根導(dǎo)線作為往返線路輸送電力或信號(hào)。但在這兩根導(dǎo)線之外通常還有第三導(dǎo)體，這就是“地線”。干擾電壓和電流分為兩種：一種是兩根導(dǎo)線分別做為往返線路傳輸；另一種是兩根導(dǎo)線做去路，地線做返回路傳輸。前者叫“差?！保笳呓小肮材！薄?/p>

串模干擾（差模干擾）與共模干擾（接地干擾）。以主板上的兩條PCB走線（連接主板各元件的導(dǎo)線）為例，所謂串模干擾，指的是兩條走線之間的干擾；而共模干擾則是兩條走線和PCB地線之間的電位差引起的干擾。

扼流圈

抑制共模干擾的主要方法是應(yīng)用共模扼流圈。共模扼流圈是共模插入損耗中起主導(dǎo)作用的電感元件。它是在一個(gè)磁環(huán)/閉合磁路的上下兩個(gè)半環(huán)上，分別繞制相同匝數(shù)但繞向相反的線圈。

差模干擾指的是干擾電壓存在于信號(hào)線及其回線之間。干擾回路則是在導(dǎo)線與回線構(gòu)成的回路中流動(dòng)。

抑制差模干擾的主要方法是應(yīng)用共差扼流圈。差模扼流圈是差模插入損耗中起主導(dǎo)作用的電感元件。它采用單個(gè)繞組結(jié)構(gòu)繞制，而不像共模扼流圈那樣在一個(gè)磁芯上采用兩個(gè)相同繞組的結(jié)構(gòu)。

共模電感是一個(gè)以鐵氧體為磁芯的共模干擾抑制器件，它由兩個(gè)尺寸相同，匝數(shù)相同的線圈對(duì)稱地繞制在同一個(gè)鐵氧體環(huán)形磁芯上，形成一個(gè)四端器件，要對(duì)于共模信號(hào)呈現(xiàn)出大電感具有抑制作用，而對(duì)于差模信號(hào)呈現(xiàn)出很小的漏電感幾乎不起作用。原理是流過(guò)共模電流時(shí)磁環(huán)中的磁通相互疊加，從而具有相當(dāng)大的電感量，對(duì)共模電流起到抑制作用，而當(dāng)兩線圈流過(guò)差模電流時(shí)，磁環(huán)中的磁通相互抵消，幾乎沒(méi)有電感量，所以差模電流可以無(wú)衰減地通過(guò)。電源噪聲是電磁干擾的一種，其傳導(dǎo)噪聲的頻譜大致為10kHz~30MHz，最高可達(dá)150MHz。根據(jù)傳播方向的不同，電源噪聲可分為兩大類：一類是從電源進(jìn)線引入的外界干擾，另一類是由電子設(shè)備產(chǎn)生并經(jīng)電源線傳導(dǎo)出去的噪聲。這表明噪聲屬于雙向干擾信號(hào)，電子設(shè)備既是噪聲干擾的對(duì)象，又是一個(gè)噪聲源。

若從形成特點(diǎn)看，噪聲干擾分串模干擾與共模干擾兩種。差模干擾是兩條電源線之間(簡(jiǎn)稱線對(duì)線)的噪聲，共模干擾則是兩條電源線對(duì)大地(簡(jiǎn)稱線對(duì)地)的噪聲。因此，電磁干擾濾波器應(yīng)符合電磁兼容性(EMC)的要求，也必須是雙向射頻濾波器，一方面要濾除從交流電源線上引入的外部電磁干擾，另一方面還能避免本身設(shè)備向外部發(fā)出噪聲干擾，以免影響同一電磁環(huán)境下其他電子設(shè)備的正常工作。此外，電磁干擾濾波器應(yīng)對(duì)串模、共模干擾都起到抑制作用。

大部分電路設(shè)計(jì)中，共模電感的取值通常是5-33mH，典型值是10-33mH，也可根據(jù)共模電感的計(jì)算公式計(jì)算出電感量的最小值。

X1為頻率為f時(shí)的阻抗值。本次選擇的是33mH/3A的共模電感。

什么是共模殘壓

共模電壓(common mode voltage):在每一導(dǎo)體和所規(guī)定的參照點(diǎn)之間（往往是大地或機(jī)架）出現(xiàn)的相量電壓的平均值?；蛘哒f(shuō)同時(shí)加在電壓表兩測(cè)量端和規(guī)定公共端之間的那部分輸入電壓。

差模電壓（symmetrical voltage）：一組規(guī)定的帶電導(dǎo)體中任意兩根之間的電壓。所以差模電壓又稱對(duì)稱電壓。

在規(guī)定波形，標(biāo)稱放電電流沖擊氧化鋅閥片，閥片兩端測(cè)到的電壓峰值，稱為殘壓。殘壓與壓敏電壓的比值，殘壓比。雷擊，閃電會(huì)在輸入/輸出電源線上產(chǎn)生瞬間高壓，大電流，影響用戶設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成設(shè)備損壞。避雷器按接法分可分為共模接法和差模接法兩種：避雷器接在相線之間或相線與零線之間稱為差模接法，即所謂橫向保護(hù)。避雷器接在相線與地線之間或零線與地線之間稱為共模接法，即所謂縱向保護(hù)。

消除共模干擾
（1）采用屏蔽雙絞線并有效接地

（2）布線時(shí)遠(yuǎn)離 高壓線，更不能將高壓電源線和信號(hào)線捆在一起走線

（3）采用 線性穩(wěn)壓電源或高品質(zhì)的 開(kāi)關(guān)電源(紋波干擾小于50mV)

（4）使用差分式電路

（5）在信號(hào)線或電源線中串聯(lián)共模扼流圈、在地與導(dǎo)線之間并聯(lián)電容器、組成LC濾波器進(jìn)行濾波,濾去共模傳導(dǎo)噪聲。

消除差模干擾

（1）前提是減小共模干擾，不然共模干擾可能轉(zhuǎn)化為差模干擾

（2）采用差模扼流圈。

審核編輯 黃宇