如果在器件電路走線上產生共模干擾電流,則電路走線會產生強烈的電磁輻射,對電子、電氣產品元器件產生電磁干擾,影響產品的性能指標;另外,當電路不平衡時,共模干擾電流會轉變為差模干擾電流,差模干擾電流對電路直接產生干擾影響。對于電子、電氣產品電路中的信號線及其回路而言:差模干擾電流流過電路中的導線環路時,將引起差模干擾輻射,這種環路相當于小環天線,能向空間輻射磁場,或接收磁場。
四 如何識別共模干擾?
1. 從干擾源判斷:雷電、附近發生的電弧、附近的電臺或其它大功率輻射裝置在電纜上產生的干擾為共模干擾。
2. 從頻率上判斷:共模干擾主要集中在1MHz以上。這是由于共模干擾是通過空間感應到電纜上的,這種感應只有在較高頻率時才容易發生。但有一種例外,當電纜從很強的磁場輻射源(比如開關電源)旁邊通過時,也會感應到頻率較低的共模干擾。
3. 用儀器測量:只要有一臺頻譜分析儀和一只電流卡鉗就可以進行測量、判斷了,判斷的步驟如下。
a.將電流卡鉗分別卡在信號線或地線(火線或零線)上,記錄下某個感應頻率(f1)的干擾強度。
b.將電流卡鉗同時卡住信號線和地線, 若能觀察到(f1)處的干擾,則(f1)干擾中包含共模干擾成份,要判斷是否僅含共模 干擾成份,進行步驟c的判別。
c.將卡鉗分別卡住信號線和地線,若兩根線上測得的(f1)干擾的幅度相同,則(f1)干擾中僅含共模干擾成份;若不相同,則(f1)干擾中還包含差模干擾成份。
五 如何抑制共模干擾
共模干擾作為EMC干擾中最為常見且危害較大的干擾,我們抑制它最直接的方法就是濾波,這是抑制和防止共模干擾的一項重要措施。濾波器的功能就是允許某一特定頻率的信號順利通過,而其它頻率的信號則要受到較大的抑制,它實質上是一個選頻電路,它切斷了電磁干擾沿信號線或電源線傳播的路徑,另外它還是壓縮干擾頻譜的一種有效方法,當干擾頻譜不同于有用信號的頻帶時,可以用濾波器將無用的干擾信號濾除。因此,恰當地選擇和正確地使用濾波器對抑制共模干擾是十分重要的。
如果有用信號是差模信號而干擾信號是共模信號,可使用共模電感來抑制干擾信號:
六 共模電感的原理和抑制干擾
在電路中串入共模電感,當有共模干擾電流流經線圈時,由于共模干擾電流的同向性,會在線圈內產生同向的磁場而增大線圈的感抗,使線圈表現為高阻抗,產生較強的阻尼效果,以此衰減共模干擾電流,達到濾波的目的;當電路中的正常差模電流流經共模電感時,電流在同相繞制的共模電感線圈中產生反向的磁場而相互抵消,因而對正常的差模電流基本沒有衰減作用。
案例 USB 信號上的共模干擾抑制方法
USB 端口的濾波處理-使用共模電感
USB 傳輸線上的信號是差分信號而干擾源是共模干擾信號,在傳輸線上串上共模電感能較好的抑制共模干擾,而對有用的差分信號沒有任何衰減。
USB 高速運行會在DM/DP信號線上產生很強的共模干擾