EMC基礎(chǔ)-差模噪聲與共模噪聲

1 3 6 6????總結(jié) 91.序言“差模噪聲”也稱為“常模噪聲”,這兩種稱呼有時可根據(jù)條件區(qū)分使用，本文中這2種稱呼等價。另一種是“共模噪聲”,由于我們以開關(guān)電源為背景進行2種噪聲的介紹，因此圖例是將PCB裝在殼體中，并由外部供電，如下圖所示：噪聲源.在電源線與基準(zhǔn)GND之間產(chǎn)生噪聲電壓。噪聲電流與電源的(4)端和(一)端電流路徑柏同。差模噪聲產(chǎn)生在電源線之間，噪聲源串聯(lián)進入電源線，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(Differentialmode)”。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。共模噪聲引起的輻射Tr因電源的(+)端和(一)端流過的噪聲電流方向相同而被稱為“共模共模噪聲引起的輻射Trmode)”。在電源線間不產(chǎn)生噪聲電壓。由差模噪聲引起的輻射的電場強度Ed可通過左下方的公式來表示。Id為差模中的噪聲電流，r為到觀測點的距離，f為噪聲頻率。差模噪聲會產(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度越高。差模噪聲引起的輻射差模噪聲引起的輻射←由共模噪聲引起的輻射的電場強度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。需要注意的是，在平時的EMC問題中，共模噪聲出現(xiàn)的概率更大一點，因為共模噪聲是經(jīng)參考網(wǎng)絡(luò)進行干擾的傳遞，所以我們?nèi)绻皇钦J(rèn)真仔細設(shè)計，或者說我們不能100%避免干擾的存在，在不經(jīng)意間就會引入共模噪聲。為了更好地認(rèn)識每種噪聲引發(fā)的輻射特點，我們代入實際數(shù)值來計算一下2種噪聲的電場強度(條件完全相同，電場強度的觀測點用藍色圓點來表示)。發(fā)射端接收端上從這個計算結(jié)果我們可以看到：在噪聲電流值相同的情況下，共模噪聲輻射要大得多(此例中約大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，就需要采取降噪對策。特別需要記住的是，在考慮輻射噪聲對策時，針對共模噪聲的對策是非常重要的。關(guān)于EMC問題的整改，我們后面逐步介紹，其中最原則性的降噪對策是：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。當(dāng)這一原則受到挑戰(zhàn)或者無法達成時，就需要探討增加濾波器的方法。噪聲產(chǎn)生的原因差模噪聲：差模噪聲也稱為對稱噪聲，產(chǎn)生于電源線上，噪聲電流流進和流出的大小相同，方向相反，這樣的噪聲就稱為差模噪聲，圖1所示就為差模噪聲的示意簡圖。產(chǎn)品外殼電路板R差模噪聲環(huán)路整墩產(chǎn)品外殼電路板分布電容共模噪聲環(huán)路GND字鋼消這整政第5頁共9頁分析：由上圖可以看出電源線上的共模噪聲流經(jīng)大地(GND)后，再從大地與產(chǎn)品形成的分布電容流回噪聲源，形成共模噪聲環(huán)路。了解完什么是差模噪聲和共模噪聲，接下來我們來講一下他們是如何引起產(chǎn)品對外的輻射強度是和它的電路電場強度息息相關(guān)的，下面我們分別來看差模噪聲的電場強度和共模噪聲產(chǎn)生的電場強度都和那些條件有關(guān)：風(fēng)共模噪聲回路電場強度關(guān)系圖噪聲接收端回路的面積大小差模噪聲回路電場強度關(guān)系圖在此公式中Id噪聲電流大小，f為噪聲的頻率，r為離噪聲源的距離，S則為噪聲回路的面積大??；噪聲接收端噪聲接收端區(qū)共模噪聲回路電場強度關(guān)系圖在此公式中Id噪聲電流大小，f為噪聲的頻率，r為離噪聲源的距離，L則為噪聲傳輸線纜的長度；對比兩個公式不難發(fā)現(xiàn)，在同等條件下差模噪聲大小的重要因數(shù)是回路面第6頁共9頁??.噪聲的抑制有要求無法減短時，也可以通過在線纜傳輸接口處??.案例分享1分析：可以看出超標(biāo)的頻率段基本集中在50MHz-200MHz頻段，共模噪聲12分析：可以看出經(jīng)過優(yōu)化后，數(shù)據(jù)在50MHz和100MHz左右還是會有兩個看，后期讀點便可。分析發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品工作時需要外接適