電源設計技術資訊網站

電源設計支援工具   English   简体中文   日本語   한국어

2018.09.20 開關雜訊-EMC

差模(常模)雜訊與共模雜訊

EMC基礎

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“傳導雜訊”和“輻射雜訊”兩種。其中,傳導雜訊根據傳導方式可分為“差模(常模)雜訊”和“共模雜訊”兩種。本文將對這兩種雜訊進行介紹。

差模(常模)雜訊與共模雜訊

傳導雜訊可分為兩種。一種是“差模雜訊”,也稱為“常模雜訊”。這兩種稱呼有時可根據條件區分使用,不過在本文中作為相同的名詞處理。另一種是“共模雜訊”。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,並由外部給電的示例圖。

20170926_graf_11

差模雜訊產生在電源線之間,是噪音源對於電源線串聯進入,雜訊電流與電源電流方向相同。由於往返方向相反而被稱為“差模(Differential mode)”。

共模雜訊是經雜散電容等洩漏的雜訊電流經由大地返回電源線線的雜訊。因電源的(+)端和(-)端流過的雜訊電流方向相同而被稱為“共模(Common mode)”。在電源線間不產生雜訊電壓。

如前所述,這些雜訊即為傳導雜訊。不過,由於電源線中流動著雜訊電流,因此會發出雜訊。

由差模雜訊引起的輻射的電場強度Ed可通過左下方的公式來表示。Id為差模中的雜訊電流,r為到觀測點的距離,f為雜訊頻率。差模雜訊會產生雜訊電流環,因此環路面積S是非常重要的因素。如圖和公式所示,假設其他因素固定,環路面積越大則電場強度越高。

由共模雜訊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。

20170926_graf_12

為了更好地認識每種雜訊引發的輻射特點,接下來代入實際數值來計算一下電場強度*1。條件完全相同。電場強度的觀測點用藍色圓點來表示。*1:公式來源-EMC工學詳解 實用降噪技法 作者Henry W.Ott-東京馬達大學出版社

20170926_graf_13

這個計算結果中非常重要的一點是:雜訊電流值相同的情況下,共模雜訊輻射要大得多(在本例中約大100倍)。不管怎樣,這些傳導雜訊和輻射雜訊即EMI如果超出了額定範圍,就需要採取降噪對策。特別需要記住的是,在考慮輻射雜訊對策時,針對共模雜訊的對策是非常重要的。

關於具體對策,後續會逐步介紹,其中最原則性的雜訊對策是差模雜訊要減少環路面積S(比如線纜採用絞合線),共模雜訊要極力縮短線纜長度。不過一定會遇到受配置和材料等限制的情況,此時需要探討增加濾波器的方法。

希望通過本文使您能夠對雜訊的種類和性質有初步瞭解。

重點:

・電磁干擾EMI大致可分為“傳導雜訊”和“輻射雜訊”兩種。

・傳導雜訊可分為差模(常模)雜訊和共模雜訊兩類。

・關於輻射雜訊,差模雜訊的線纜環路面積、共模雜訊的線長是非常重要的因素。

・注意;即使條件相同,共模雜訊帶來的輻射遠遠大於差模雜訊。

Power Supply Design Technical Materials Free Download

Power Supply Design Technical Materials Free Download