共模電流與差模電流

1、如圖所示，由于對(duì)這兩種干擾電流的濾波方法不相同，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。1共模干擾電流共模干擾電流定義為在任意（或全部）載流導(dǎo)線和參考地之間的無(wú)用電位差所形成的電流。干擾電流在電路走線中的所有導(dǎo)線上的幅度、相位相同，它在電路走線與大地之間形成的回路中流動(dòng)。造成這種干擾電流的原因有：圖 共模和差模電流 外界電磁場(chǎng)在電路走線中的所有導(dǎo)線上感應(yīng)出來(lái)電壓（這個(gè)電壓相對(duì)于大地是等幅和同相的），由這個(gè)電壓產(chǎn)生的電流； 由于電路走線兩端的器件所接的地電位不同，在這個(gè)地電位差的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生電流； 器件上的電路走線與大地之間有電位差，這樣電路走線上會(huì)出現(xiàn)共模電流。由上面的介紹可知，共模電流

2、不會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生影響，只有當(dāng)共模電流轉(zhuǎn)變成差模電流（或電壓）時(shí)，才對(duì)電路產(chǎn)生影響。這種情況會(huì)在電路不平衡的情況下發(fā)生。另外，器件如果在其電路走線上產(chǎn)生共模電流，則電路走線會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁輻射，造成器件滿足不了電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)輻射的限制要求，對(duì)其他器件造成干擾。2差模干擾電流差模干擾電流定義為在任意兩條載流導(dǎo)線之間的無(wú)用電位差所形成的電流。干擾電流在信號(hào)線與信號(hào)地線之間（或電源線的火線和零線之間）流動(dòng)。在信號(hào)電路走線中，差模干擾電流是在外界電磁場(chǎng)中信號(hào)線和信號(hào)地線構(gòu)成的回路中感應(yīng)產(chǎn)生的。由于電路走線中的信號(hào)線與其地線靠得很近，形成的環(huán)路面積很小，所以外界電磁場(chǎng)感應(yīng)的差模電流一股不會(huì)很大。在電源線中

3、，差模干擾電流往往是由電網(wǎng)上其他電器的電源發(fā)射出的（特別是開(kāi)關(guān)電源）和感性負(fù)載通斷時(shí)產(chǎn)生的（其幅度往往很大）。差模干擾電流會(huì)直接影響器件的工作。當(dāng)開(kāi)關(guān)電源工作時(shí)，在電源線上既會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的共模干擾，也會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的差模干擾。1. 差模電流和共模電流關(guān)于輻射的一個(gè)重要基本觀念是“電流導(dǎo)致輻射，而非電壓”。靜態(tài)電荷產(chǎn)生靜電場(chǎng)，恒定電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，時(shí)變電流即產(chǎn)生電場(chǎng)又產(chǎn)生磁場(chǎng)。在任何電路中都存在共模電流和差模電流。一般來(lái)說(shuō)，差分模式信號(hào)攜帶數(shù)據(jù)或有用信號(hào)（信息）。共模模式是差分模式的負(fù)面效果。2. 差模電流大小相等，方向（相位）相反。由于走線的分布電容、電感，信號(hào)走線阻抗不連續(xù)，以及信號(hào)回流路徑流過(guò)了意料

4、之外的通路等，差模電流會(huì)轉(zhuǎn)換成共模電流。3. 共模電流大小不一定相等，方向（相位）相同。設(shè)備對(duì)外的干擾多以共模為主，差模干擾也存在，但是共模干擾強(qiáng)度常常比差模強(qiáng)度的大幾個(gè)數(shù)量級(jí)。外來(lái)的干擾也多以共模干擾為主，共模干擾本身一般不會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生危害，但是如果共模干擾轉(zhuǎn)變?yōu)椴钅８蓴_，干擾就嚴(yán)重了，因?yàn)橛杏眯盘?hào)都是差模干擾。 4. 共模電流和差模電流的磁場(chǎng)分布差模電流的磁場(chǎng)主要集中在差模電流構(gòu)成的回路面積之內(nèi)，而回路面積之外的磁力線會(huì)相互抵消；而共模電流的磁場(chǎng)，在回路面積之外，共模電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同，磁場(chǎng)強(qiáng)度反而加強(qiáng)。這個(gè)概念非常重要，PCB的很多EMC設(shè)計(jì)都遵循這個(gè)規(guī)則。5. 差模輻射何共模輻射場(chǎng)

5、強(qiáng)計(jì)算公式共模輻射場(chǎng)強(qiáng)： E =1.26 I L f / r其中： I為共模電流強(qiáng)度；L為共模電流路徑長(zhǎng)度；f為共模電流頻率；r為測(cè)試點(diǎn)距離共模路徑的距離。差模輻射場(chǎng)強(qiáng)： E = 6 .2 I A f 2/ r其中： I為差模電流強(qiáng)度；A為差模電流環(huán)路面積；f為差模電流頻率；r為測(cè)試點(diǎn)距離差模環(huán)路的距離。7. 總結(jié)：在線路板上抑制干擾的途徑有：1、 減小差模信號(hào)回路面積；2、 減小高頻噪聲電流（濾波、隔離及匹配）；3、 減小共模電壓（接地設(shè)計(jì)）。共模電流的測(cè)量共模電流是設(shè)備產(chǎn)生輻射的主要原因。但是由于共模電流的形成過(guò)程十分復(fù)雜，并且共模電流都是設(shè)計(jì)意圖之外的，因此很難通過(guò)理論分析來(lái)預(yù)測(cè)其強(qiáng)度。

6、常用的方法是通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法確定電纜上的共模電流。設(shè)備準(zhǔn)備：一臺(tái)頻譜分析儀、一個(gè)或兩個(gè)電流卡鉗（取決于廠家，電流卡鉗的頻率范圍要覆蓋所感興趣的頻率）和一條射頻電纜。電流卡鉗實(shí)際就是一個(gè)只有次級(jí)的變壓器，它所卡住的電纜相當(dāng)于變壓器的初級(jí)。當(dāng)卡住電纜時(shí)，電纜上的電流會(huì)在次級(jí)上感應(yīng)出電壓，這個(gè)電壓送到頻譜分析儀的輸入端口上，由儀器測(cè)出幅度。方法：將頻譜分析儀、電流卡鉗、射頻電纜按照?qǐng)D示連接起來(lái)；設(shè)置頻譜分析儀的參數(shù)，包括：掃描頻率范圍、中頻/視頻帶寬等，單位用dBmV；將待測(cè)電纜所連接的系統(tǒng)全部斷電，把電流卡鉗套在待測(cè)電纜上（這時(shí)測(cè)出的是共模電流），沿電纜滑動(dòng)，同時(shí)觀察頻譜分析儀屏幕上的顯示，記錄下這

7、時(shí)的背景。使待測(cè)電纜所連接的系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)，重復(fù)步驟（3），與步驟（3）的結(jié)果比較，背景以外的信號(hào)就是電纜上的共模電流。查電流卡鉗廠家提供的傳輸阻抗（Transfer Impedance）數(shù)據(jù)， 換算成dBW（許多廠家直接給出）；得到了共模電流以后，就可以用共模輻射的計(jì)算公式來(lái)計(jì)算在某個(gè)頻率上的共模輻射強(qiáng)度了。電纜上的共模電流產(chǎn)生的原因點(diǎn)擊次數(shù)：261 發(fā)布時(shí)間：2009-9-25 解決電纜問(wèn)題的主要方法之一是對(duì)電纜進(jìn)行屏蔽，但是屏蔽電纜應(yīng)該怎樣端接，怎樣的屏蔽電纜才是有效的，等一系列問(wèn)題是普遍關(guān)心而模糊的問(wèn)題。本節(jié)討論電纜的輻射問(wèn)題、以及問(wèn)題的對(duì)策。 電纜的輻射問(wèn)題是工程中最常見(jiàn)的問(wèn)題

8、之一，90%以上的設(shè)備不能通過(guò)輻射發(fā)射試驗(yàn)都是由于電纜輻射造成的。電纜產(chǎn)生輻射的機(jī)理有兩種，一種是電纜中的信號(hào)電流回路產(chǎn)生的差模輻射，另一種是電纜中的導(dǎo)線上的共模電流產(chǎn)生的。電纜的輻射主要來(lái)自共模輻射。共模輻射是由共模電流產(chǎn)生的，共模電流的環(huán)路面積是由電纜與大地形成的，因此具有較大的環(huán)路面積，會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的輻射。共模電流是如何產(chǎn)生的往往是許多人困惑的問(wèn)題。要理解這個(gè)問(wèn)題，首先明確共模電壓是導(dǎo)致共模電流的根本原因，共模電壓就是電纜與大地之間的電壓。從共模電壓出發(fā)，尋找導(dǎo)致共模電流的原因就容易了，而導(dǎo)致一個(gè)問(wèn)題的原因一旦清楚，解決這個(gè)問(wèn)題就不是很困難了。 電纜上的共模電流產(chǎn)生的原因有以下幾點(diǎn)：差模電

9、流泄漏導(dǎo)致的共模電流.即使電纜中包含了信號(hào)回線，也不能保證信號(hào)電流100%從回線返回信號(hào)源，特別是在頻率較高的場(chǎng)合，空間各種雜散參數(shù)為信號(hào)電流提供了第三條，甚至更多的返回路徑。這種共模電流雖然所占的比例很小，但是由于輻射環(huán)路面積大，輻射是是不能忽視的。不要試圖通過(guò)將電路與大地“斷開(kāi)”來(lái)減小共模電流，從而減小共模輻射。將電路與大地?cái)嚅_(kāi)僅能夠在低頻減小共模電流，高頻時(shí)寄生電容形成的通路已經(jīng)阻抗很小。共模電流主要由雜散電容產(chǎn)生。當(dāng)然，如果共模輻射的問(wèn)題主要發(fā)生在低頻，將線路板或機(jī)箱與大地?cái)嚅_(kāi)會(huì)有一定效果。從共模電流產(chǎn)生的機(jī)理可知，減小這種共模電流的有效方法是減小差?；芈返淖杩梗瑥亩偈勾蟛糠中盘?hào)電流

10、從信號(hào)地線返回。一般信號(hào)線與回線靠得越近，則差模電流回路的阻抗越小。 一個(gè)典型的例子就是同軸電纜，由于同軸電纜的回流電流均勻分布在外皮上，其等效電流與軸心重合，因此回路面積為零，差模阻抗接近為零，幾乎100%的信號(hào)電流從同軸電纜的外皮返回信號(hào)源，共模電流幾乎為零，所以共模輻射很小。另一方面，由于差模電流回路的面積幾乎為零，差模輻射也很小，所以同軸電纜的輻射是很小的。對(duì)于高頻信號(hào)，用同軸電纜傳述可以避免輻射。實(shí)際上，這與我們傳統(tǒng)上用同軸電纜傳輸高頻信號(hào)，以減小信號(hào)的損耗的目的具有相同的本質(zhì)。因?yàn)樾盘?hào)的損耗小了，自然說(shuō)明泄漏的成份少了，而這部分泄漏就是電纜的輻射。線路板的地線噪聲導(dǎo)致的共模電流。信

11、號(hào)地線就是信號(hào)的回流線，因此，地線上的兩點(diǎn)之間必然存在電壓，對(duì)于高頻電路而言，這些就是高頻噪聲電壓，它作為共模電壓驅(qū)動(dòng)電纜上的共模電流，導(dǎo)致共模輻射。各種減小地線阻抗的設(shè)計(jì)方法，可以用來(lái)減小地線上的噪聲，從而減小共模電壓。一種推薦的方法是在電纜端口設(shè)置“干凈地”。所謂干凈地就是這塊地線上沒(méi)有可以產(chǎn)生噪聲的電路，因此地線上的局部電位幾乎相等。深圳市艾爾特通訊技術(shù)有限公司什么是共模干擾和差模干擾 電壓電流的變化通過(guò)導(dǎo)線傳輸時(shí)有二種形態(tài)，我們將此稱做共模和差模。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

12、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。前者叫差模，后者叫共模。什么是共模殘壓什么是共模殘壓 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。使差模電壓又稱對(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。

13、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)。共模干擾是在信號(hào)線與地之間傳輸，屬于非對(duì)稱性干擾。消除共模干擾的方法包括：（1）采用屏蔽雙絞線并有效接地（2）強(qiáng)電場(chǎng)的地方還要考慮采用鍍鋅管屏蔽（3）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（4）不要和電控鎖共用同一個(gè)電源（5）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圖2對(duì)地電壓/電流與差模

14、、共模電壓/電流之間的關(guān)系 【cio】- 2006/6/9 19:35:35圖2對(duì)地電壓/電流與差模、共模電壓/電流之間的關(guān)系因此，當(dāng)兩根導(dǎo)線對(duì)地線電壓或電流不同時(shí)，可通過(guò)下列方法求出兩種模式的成分：N=（1-2）/2c=（1+2）/2N=（1-2）/2c=（1+2）/2通過(guò)被連接的電路，兩根導(dǎo)線終端與地線之間存在著阻抗。這兩條線的阻抗一旦不平衡，在終端就會(huì)出現(xiàn)模式的相互轉(zhuǎn)換。即通過(guò)導(dǎo)線傳遞的一種模式在終端反射時(shí)，其中一部分會(huì)變換成另一種模式。另外，通常兩根導(dǎo)線之間的間隔較小，導(dǎo)線與地線導(dǎo)體之間距離較大。所以若考慮從導(dǎo)線輻射的干擾，與差模電流產(chǎn)生的輻射相比，共模電流輻射的強(qiáng)度更大。與此相反，可

15、以說(shuō)因外部電磁場(chǎng)干擾在導(dǎo)線上產(chǎn)生的干擾電壓/電流，或附近的導(dǎo)線等產(chǎn)生的靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)等的耦合是一樣的。問(wèn)：傳導(dǎo)噪聲與輻射噪聲的區(qū)別是什么？答：當(dāng)我們開(kāi)空調(diào)時(shí)，室內(nèi)的熒光燈會(huì)出現(xiàn)瞬間變暗的現(xiàn)象，這是因?yàn)榇罅侩娏髁飨蚩照{(diào)，電壓急速下降，利用同一電源的熒光燈受到影響。還有使用吸塵器時(shí)收音機(jī)會(huì)出現(xiàn)啪啦啪啦的雜音。原因是吸塵器的馬達(dá)產(chǎn)生的微弱（低強(qiáng)度高頻的）電壓/電流變化通過(guò)電源線傳遞進(jìn)入收音機(jī)，以雜音的形式放了出來(lái)。這種由一個(gè)設(shè)備中產(chǎn)生的電壓/電流通過(guò)電源線、信號(hào)線傳導(dǎo)并影響其它設(shè)備時(shí)，將這個(gè)電壓/電流的變化叫做“傳導(dǎo)干擾”。所以為對(duì)癥下藥，通常采用的方法是給發(fā)生源及被干擾設(shè)備的電源線等安裝濾波器

16、，阻止傳導(dǎo)干擾的傳輸。另外，當(dāng)當(dāng)信號(hào)線上出現(xiàn)噪聲時(shí)，將信號(hào)線改為光纖，也可隔斷傳輸途徑。當(dāng)摩托車(chē)從附近道路通過(guò)時(shí)，電視會(huì)出現(xiàn)雪花狀干擾。這是因?yàn)槟ν熊?chē)點(diǎn)火裝置的脈沖電流產(chǎn)生了電磁波，傳到空間再傳給附近的電視天線、電路上，產(chǎn)生了干擾電壓/電流。象這種通過(guò)空間傳播，并對(duì)其它設(shè)備電路產(chǎn)生無(wú)用電壓/電流，造成危害的干擾稱為“輻射干擾”。由于傳播途徑是空間，解決輻射干擾的方法除前面所講的濾波之外，還要對(duì)設(shè)備進(jìn)行屏蔽方能有效。如上所述，干擾的根源是電壓/電流產(chǎn)生不必要的變化，這種變化通過(guò)導(dǎo)線直接傳遞給其它設(shè)備，造成危害，這叫“傳導(dǎo)干擾”。另外，由于電壓電流變化而產(chǎn)生的電磁波通過(guò)空間傳播到其它設(shè)備中，在電路

17、或?qū)Ь€上產(chǎn)生不必要的電壓/電流，并造成危害的干擾叫“輻射干擾”。但是，實(shí)際上并不能這樣簡(jiǎn)單區(qū)分。例如：文字處理機(jī)或計(jì)算機(jī)等計(jì)算設(shè)備的干擾源，雖然是在設(shè)備內(nèi)部電路上流動(dòng)的數(shù)字信號(hào)的電壓/電流，但這些干擾以傳導(dǎo)干擾的方式通過(guò)電源線或信號(hào)線泄漏，直接傳遞給其他設(shè)備。同時(shí)這些導(dǎo)線產(chǎn)生的電磁波以輻射干擾的形式危及附近的設(shè)備。而且計(jì)算設(shè)備本身內(nèi)部電路也產(chǎn)生電磁波，以輻射干擾的形式危及其他設(shè)備。最后，就輻射干擾再做一些較詳細(xì)的說(shuō)明。根據(jù)天線原理，如果導(dǎo)線的長(zhǎng)度與波長(zhǎng)相等，則容易產(chǎn)生電磁波。例如：數(shù)米長(zhǎng)的電源線會(huì)產(chǎn)生VHF頻帶（30M-300MHz）的輻射干擾。在比此頻率低的頻帶內(nèi)，因波長(zhǎng)較長(zhǎng)，當(dāng)電源線中流過(guò)

18、同樣的電流時(shí)，不會(huì)輻射太強(qiáng)的電磁波。所以在30MZz以下的低頻帶主要是傳導(dǎo)干擾。但是，伴隨著傳導(dǎo)干擾會(huì)在電源線周?chē)a(chǎn)生干擾磁場(chǎng)，給AM廣播等帶來(lái)干擾。另外，如前所述，由于在VHF寬帶內(nèi)電源線泄漏的干擾能轉(zhuǎn)變成電磁波擴(kuò)散到空間，因此輻射干擾成為比傳導(dǎo)干擾更主要的問(wèn)題。在比此更高的頻率上，比電源線尺寸更小的設(shè)備內(nèi)部電路會(huì)產(chǎn)生輻射干擾，危害其它設(shè)備?？偠灾?，當(dāng)設(shè)備和導(dǎo)線的長(zhǎng)度比波長(zhǎng)短時(shí)，主要問(wèn)題是傳導(dǎo)干擾，當(dāng)它們的尺寸比波長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)，主要問(wèn)題是輻射干擾。問(wèn)：為何要對(duì)電磁干擾發(fā)射加以規(guī)范？實(shí)際中真會(huì)出現(xiàn)危害嗎？答：無(wú)線電頻譜是人類共有的有限資源。為了有效利用這些資源、保護(hù)為開(kāi)展必要的無(wú)線電業(yè)務(wù)（如：廣播

19、，移動(dòng)、固定、無(wú)繩電話，無(wú)線導(dǎo)航業(yè)務(wù)等）而使用的無(wú)線電頻譜，必須限制無(wú)用的干擾波（如：電子望遠(yuǎn)鏡泄漏的基波及高次諧波，接收機(jī)本地振蕩器的輻射，信息技術(shù)設(shè)備泄漏的高頻信號(hào)，冰箱、洗衣機(jī)、食品絞汁機(jī)、烤面包器等工作時(shí)輻射的無(wú)線電頻譜）的輻射。而且為了今后進(jìn)一步合理利用、開(kāi)展無(wú)線電業(yè)務(wù)，必須確保頻率頻譜不被侵占。首先，要決定應(yīng)該保護(hù)的無(wú)線電業(yè)務(wù)電場(chǎng)強(qiáng)度水平及檢測(cè)干擾的臨界值，考慮干擾源和受擾設(shè)備位置關(guān)系（保護(hù)距離）等能夠容許的干擾強(qiáng)度。其次，應(yīng)以所有容許的干擾強(qiáng)度為基準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使即使有干擾波侵入也不發(fā)生誤動(dòng)作。因此，首先要保證無(wú)用的干擾波發(fā)射不要超過(guò)限制規(guī)定；其次必須預(yù)先掌握能夠容許的干擾波強(qiáng)

20、度。當(dāng)然，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段就要非常關(guān)注能使用的頻率頻譜。使用廣播接收機(jī)時(shí)事前就要考慮本地振蕩頻率，工業(yè)、科研及醫(yī)用無(wú)線頻譜設(shè)備事前都要確認(rèn)能使用的頻率頻譜。但對(duì)數(shù)字設(shè)備、馬達(dá)應(yīng)用設(shè)備及有開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的設(shè)備（烤面包機(jī)等使用恒溫器的設(shè)備），由于其頻率頻譜帶寬，有可能進(jìn)入規(guī)定的頻譜中。所以主管電波管理的行政部門(mén)要制定限制對(duì)電磁發(fā)射的容許值。但其中重要的是在計(jì)算容許值時(shí)，沒(méi)有考慮自家同時(shí)使用有可能成為干擾源的設(shè)備和受擾設(shè)備的情況。以不會(huì)給第三者帶來(lái)干擾為前提確定的容許值。為此，我們引進(jìn)了一個(gè)概念保護(hù)距離。即應(yīng)該知曉在某種條件下使用設(shè)備時(shí)，仍可能會(huì)產(chǎn)生干擾。如前所述，在高度發(fā)達(dá)的信息社會(huì)，為了保護(hù)廣義上的信息

21、傳輸設(shè)備，為了有效利用所需的頻率頻譜，應(yīng)該盡可能地限制無(wú)用的干擾波。問(wèn)：輻射干擾及傳導(dǎo)干擾的規(guī)定值是如何確定的？答：通過(guò)電源線傳導(dǎo)的“傳導(dǎo)干擾”和通過(guò)空間傳播的“輻射干擾”會(huì)影響其它設(shè)備，當(dāng)這些干擾較強(qiáng)時(shí)，便被TV、收音機(jī)接收，成為干擾波。這里要研究的是多強(qiáng)的干擾可以不與理會(huì)。如表1、2所列，在FCCPart15中規(guī)定了傳導(dǎo)干擾限值和非功能輻射器輻射出的電磁波的限值。順便說(shuō)一下，即使是符合FCC及VCCI的輻射干擾規(guī)定的設(shè)備，在其附近的地方放置收音機(jī)也能聽(tīng)到雜音。例如：將符合3m法規(guī)定的設(shè)備放在AM收音機(jī)附近，如30cm時(shí)，由于20log（3/0.3）=20dB，因此輻射干擾增加20dB，收音

22、機(jī)受到干擾的機(jī)會(huì)增大。舉例來(lái)說(shuō)：A級(jí)設(shè)備在80MHz頻率處，即使以80V/m的輻射強(qiáng)度合格，當(dāng)距離減小為30cm時(shí)，其輻射強(qiáng)度便成為800V/m，是標(biāo)準(zhǔn)值100V/m的8倍（高出18.1dB）。作為干擾足以被收音機(jī)接收到。再者，干擾電波具有一種特性，當(dāng)從發(fā)生源很近的地方附近移開(kāi)時(shí)，先以距離三次方的速率衰減，稍遠(yuǎn)些時(shí)，以距離的二次方速率衰減，最后隨距離線性衰減。相反，隨著距離的減小，當(dāng)靠近干擾源時(shí)，干擾強(qiáng)度就會(huì)急劇增加。具有法律約束的“EMI標(biāo)準(zhǔn)”主要著眼點(diǎn)是抑制對(duì)分配的無(wú)線頻率產(chǎn)生干擾的RFI干擾。也就是說(shuō)，要對(duì)廣播電視、飛機(jī)導(dǎo)航、緊急無(wú)線等國(guó)家認(rèn)可的“無(wú)線通訊”產(chǎn)生干擾的電波加以限制。可以這

23、樣解釋，受到干擾的“無(wú)線通訊”能夠忍受的最大限值。即使?jié)M足了工作需要，因使用條件不同，仍存在著引起干擾的危險(xiǎn)性，因此可以理解是“限度值”。將此與以將國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容統(tǒng)一為目標(biāo)的CISPR相比較略有不同。CISPR是各國(guó)代表自由審議產(chǎn)生的。各國(guó)EMI標(biāo)準(zhǔn)反映了各自國(guó)家的具體情況，最終要由各國(guó)自己制定（德國(guó)、美國(guó)以法律形式，日本的VCCI自行制定）。CISPR公布的內(nèi)容無(wú)法律約束力。雖說(shuō)如此，但最近各國(guó)仍在協(xié)商妥協(xié)，這種傾向今后還會(huì)繼續(xù)下去。共模、差模信號(hào)的關(guān)鍵特性和噪音的抑制方法時(shí)間:2009-10-26 來(lái)源: 作者: 點(diǎn)擊：2020 字體大小:【大中小】1 引言 了解共模和差模信號(hào)之間的差別,對(duì)

24、正確理解脈沖磁路和工作模塊之間的關(guān)系是至關(guān)重要的。變壓器、共模扼流圈和自耦變壓器的端接法,對(duì)在局域網(wǎng)（LAN）和通信接口電路中減小共模干擾起關(guān)鍵作用。共模噪音在用無(wú)屏蔽對(duì)絞電纜線的通信系統(tǒng)中,是引起射頻干擾的主要因素,所以了解共模噪音將有利于更好地了解我們關(guān)心的磁性界面的電磁兼容論點(diǎn)。本文的主要目的是闡述差模和共模信號(hào)的關(guān)鍵特性和共模扼流圈、自耦變壓器端接法主要用途,以及為什么共模信號(hào)在無(wú)屏蔽對(duì)絞電纜線上會(huì)引起噪音發(fā)射。在介紹這些信號(hào)特點(diǎn)的同時(shí),還介紹了抑制一般噪音常用的方法。2 差模和共模信號(hào)我們研究簡(jiǎn)單的兩線電纜,在它的終端接有負(fù)載阻抗。每一線對(duì)地的電壓用符號(hào)V1和V2來(lái)表示。差模信號(hào)分量

25、是VDIFF,共模信號(hào)分量是VCOM,電纜和地之間存在的寄生電容是Cp。其電路如圖1所示,其波形如圖2所示。2.1 差模信號(hào)純差模信號(hào)是：V1=-V2 （1）大小相等,相位差是180VDIFF=V1V2 （2）因?yàn)閂1和V2對(duì)地是對(duì)稱的,所以地線上沒(méi)有電流流過(guò)。所有的差模電流（IDIFF）全流過(guò)負(fù)載。在以電纜傳輸信號(hào)時(shí),差模信號(hào)是作為攜帶信息“想要”的信號(hào)。局域網(wǎng)（LAN）和通信中應(yīng)用的無(wú)線收發(fā)機(jī)的結(jié)構(gòu)中安裝的都是差模器件。兩個(gè)電壓（V1V2）瞬時(shí)值之和總是等于零。2.2 共模信號(hào)純共模信號(hào)是：V1=V2=VCOM （3）大小相等,相位差為0V3=0 （4）共模信號(hào)的電路如圖3所示,其波形如圖

26、4所示。因?yàn)樵谪?fù)載兩端沒(méi)有電位差,所以沒(méi)有電流流過(guò)負(fù)載。所有的共模電流都通過(guò)電纜和地之間的寄生電容流向地線。在以電纜傳輸信號(hào)時(shí),因?yàn)楣材Ｐ盘?hào)不攜帶信息,所以它是“不想要”的信號(hào)。兩個(gè)電壓瞬時(shí)值之和（V1V2）不等于零。相對(duì)于地而言,每一電纜上都有變化的電位差。這變化的電位差就會(huì)從電纜上發(fā)射電磁波。3 差模和共模信號(hào)及其在無(wú)屏蔽對(duì)絞線中的EMC 在對(duì)絞電纜線中的每一根導(dǎo)線是以雙螺旋形結(jié)構(gòu)相互纏繞著。流過(guò)每根導(dǎo)線的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)受螺旋形的制約。流過(guò)對(duì)絞線中每一根導(dǎo)線的電流方向,決定每對(duì)導(dǎo)線發(fā)射噪音的程度。在每對(duì)導(dǎo)線上流過(guò)差模和共模電流所引起的發(fā)射程度是不同的,差模電流引起的噪音發(fā)射是較小的,所以

27、噪音主要是由共模電流決定。3.1 對(duì)絞線中的差模信號(hào) 對(duì)純差模信號(hào)而言,它在每一根導(dǎo)線上的電流是以相反方向在一對(duì)導(dǎo)線上傳送。如果這一對(duì)導(dǎo)線是均勻的纏繞,這些相反的電流就會(huì)產(chǎn)生大小相等,反向極化的磁場(chǎng),使它的輸出互相抵消。在無(wú)屏蔽對(duì)絞線系統(tǒng)中的差模信號(hào)如圖5所示。在無(wú)屏蔽對(duì)絞線中,不含噪音的差模信號(hào)不產(chǎn)生射頻干擾。3.2 對(duì)絞線中的共模信號(hào) 共模電流ICOM在兩根導(dǎo)線上以相同方向流動(dòng),并經(jīng)過(guò)寄生電容Cp到地返回。在這種情況下,電流產(chǎn)生大小相等極性相同的磁場(chǎng),它們的輸出不能相互抵消。如圖6所示,共模電流在對(duì)絞線的表面產(chǎn)生一個(gè)電磁場(chǎng),它的作用正如天線一樣。在無(wú)屏蔽對(duì)絞線中,共模信號(hào)產(chǎn)生射頻干擾。3.

28、3 電纜線上產(chǎn)生的共模、差模噪音及其EMC電子設(shè)備中電纜線上的噪音有從電源電纜和信號(hào)電纜上產(chǎn)生的輻射噪音和傳導(dǎo)噪音兩大類。這兩大類中又分為共模噪音和差模噪音兩種1。差模傳導(dǎo)噪音是電子設(shè)備內(nèi)部噪音電壓產(chǎn)生的與信號(hào)電流或電源電流相同路徑的噪音電流,如圖7所示。減小這種噪音的方法是在信號(hào)線和電源線上串聯(lián)差模扼流圈、并聯(lián)電容或用電容和電感組成低通濾波器,來(lái)減小高頻的噪音,如圖8所示。 差模輻射噪音是圖7電纜中的信號(hào)電流環(huán)路所產(chǎn)生的輻射。這種噪音產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度與電纜到觀測(cè)點(diǎn)的距離成反比,與頻率的平方成正比,與電流和電流環(huán)路的面積成正比。因此,減小這種輻射的方法是在信號(hào)輸入端加LC低通濾波器阻止噪音電流流

29、進(jìn)電纜;使用屏蔽電纜或扁平電纜,在相鄰的導(dǎo)線中傳輸回流電流和信號(hào)電流,使環(huán)路面積減小。 共模傳導(dǎo)噪音是在設(shè)備內(nèi)噪音電壓的驅(qū)動(dòng)下,經(jīng)過(guò)大地與設(shè)備之間的寄生電容,在大地與電纜之間流動(dòng)的噪音電流產(chǎn)生的,如圖9所示。減小共模傳導(dǎo)噪音的方法是在信號(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。其電路如圖10所示。共模扼流圈是將電源線的零線和火線（或回流線和信號(hào)線）同方向繞在鐵氧體磁芯上構(gòu)成的,它對(duì)線間流動(dòng)的差模信號(hào)電流和電源電流阻抗很小,而對(duì)兩根導(dǎo)線與地之間流過(guò)的共模電流阻抗則很大。共模輻射噪音是由于電纜端口上有共模電壓,在其驅(qū)動(dòng)下,從大地到電纜之間有共

30、模電流流動(dòng)而產(chǎn)生的。輻射的電場(chǎng)強(qiáng)度與電纜到觀測(cè)點(diǎn)的距離成反比,（當(dāng)電纜長(zhǎng)度比電流的波長(zhǎng)短時(shí)）與頻率和電纜的長(zhǎng)度成正比。減小這種輻射的方法有：通過(guò)在線路板上使用地線面來(lái)降低地線阻抗,在電纜的端口處使用LC低通濾波器或共模扼流圈。另外,盡量縮短電纜的長(zhǎng)度和使用屏蔽電纜也能減小輻射。在有些電路中也可接入圖11所示的抗干擾變壓器來(lái)防止差模和共模噪音。4 變壓器與噪音傳導(dǎo) 理想變壓器理論上是完美的電路元件,它能用完美的磁耦合在初級(jí)和次級(jí)繞組之間傳送電能。理想變壓器只能傳送交變的差模電流。它不能傳送共模電流,因?yàn)楣材ｋ娏髟谧儔浩骼@組兩端的電位差為零,不能在變壓器繞組上產(chǎn)生磁場(chǎng)。 實(shí)際變壓器初級(jí)和次級(jí)繞組之

31、間有一個(gè)很小但不等于零的耦合電容CWW,見(jiàn)圖12。這個(gè)電容是繞組之間存在非電介質(zhì)和物理間隙所產(chǎn)生的。增加繞組之間的空隙和用低介電常數(shù)的材料填滿繞組之間的空間就能減小繞組之間電容的數(shù)值。電容Cww為共模電流提供一條穿過(guò)變壓器的通道,其阻抗是由電容量的大小和信號(hào)頻率來(lái)決定的。5 共模扼流圈 對(duì)于理想的單磁芯、雙繞組的共模扼流圈,將不考慮在實(shí)際扼流圈中或多或少存在的雜散阻抗（Cww,DCR,Cp等）的影響。這樣的假設(shè)是合理的,因?yàn)橐粋€(gè)好的扼流圈設(shè)計(jì),它的雜散阻抗和電路的源阻抗、負(fù)載阻抗相比是可以忽略的。5.1 理想共模扼流圈對(duì)差模信號(hào)的效應(yīng) 差模電流以相反的方向流過(guò)共模扼流圈的繞阻,建立大小相等,極

32、性相反的磁場(chǎng),它能使輸出相互抵消,見(jiàn)圖13。這就使共模扼流圈對(duì)差模信號(hào)的阻抗為零。差模信號(hào)能不受阻地通過(guò)共模扼流圈。5.2 理想共模扼流圈對(duì)共模信號(hào)的效應(yīng) 共模電流以相同的方向流過(guò)共模扼流圈繞組的每一邊,見(jiàn)圖14,它建立大小相等相位相同的相加磁場(chǎng)。這一結(jié)果就使共模扼流圈對(duì)共模信號(hào)呈現(xiàn)高阻抗,使通過(guò)共模扼流圈的共模電流大大地減弱。實(shí)際減弱量（或共模抑制量）取決于共模扼流圈阻抗和負(fù)載阻抗大小之比。6 有中心抽頭的自耦變壓器 自耦變壓器是以定向電流傳遞方式實(shí)現(xiàn)能量傳輸?shù)摹?duì)于理想的自耦變壓器2,不考慮實(shí)際或多或少存在的雜散阻抗（Cww,DCR,Cp等）的影響。這樣的假設(shè)是合理的,因?yàn)橐粋€(gè)好的自耦變壓

33、器設(shè)計(jì),它的雜散阻抗和電路的源阻抗、負(fù)載阻抗相比是可以忽略的。6.1 理想自耦變壓器對(duì)差模信號(hào)的效應(yīng) 從差模信號(hào)看,有中心抽頭的自耦變壓器是兩個(gè)在相位上相同的對(duì)分繞組,見(jiàn)圖15。這就意味差模電流在其中所形成的磁場(chǎng),會(huì)使其對(duì)差模電流呈現(xiàn)高阻抗。相當(dāng)于對(duì)差模信號(hào)并聯(lián)了一個(gè)高阻值的阻抗,它對(duì)差模信號(hào)的大小沒(méi)有影響。6.2 理想自耦變壓器對(duì)共模信號(hào)的效應(yīng) 從共模信號(hào)看,有中心抽頭的自耦變壓器是兩個(gè)在相位上相反的對(duì)分繞組,見(jiàn)圖16。這就意味共模電流在其中會(huì)形成大小相等相位相反的磁場(chǎng),這一磁場(chǎng)會(huì)使共模電流的輸出互相抵消。對(duì)共模信號(hào)呈現(xiàn)零阻抗效應(yīng),使共模信號(hào)直接短路到地。7 減小電磁干擾的一些常用方法 通常

34、都是在電路設(shè)計(jì)、印制板布線上想辦法來(lái)減小電磁干擾或在機(jī)箱上增加屏蔽、采用有中心線的共模扼流圈等方法來(lái)減小電磁干擾。7.1 屏蔽 用金屬材料將機(jī)箱內(nèi)部產(chǎn)生的噪音封閉起來(lái)的方法稱為屏蔽。屏蔽對(duì)防止外部噪音進(jìn)入機(jī)箱也是同樣有效的。電場(chǎng)屏蔽和磁場(chǎng)屏蔽的方法是不同的。 電場(chǎng)屏蔽是用導(dǎo)體將噪音源包圍起來(lái),然后接地,就能達(dá)到屏蔽的目的。由于導(dǎo)體表面的反射損耗很大,因此很薄的材料（鋁箔、銅箔）也有很好的屏蔽效果。另外,機(jī)箱上即使有縫隙,也不會(huì)產(chǎn)生太大的影響。 磁場(chǎng)屏蔽主要用來(lái)屏蔽低頻磁場(chǎng)的干擾,這種干擾是由交流電流或直流電流產(chǎn)生的。例如,感應(yīng)煉鋼爐中有數(shù)萬(wàn)安培的電流通過(guò),在爐周?chē)a(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng),這個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)會(huì)使

35、控制系統(tǒng)中的磁敏器件失靈。最常見(jiàn)的磁敏器件是彩色CRT顯示器,在磁場(chǎng)的作用下,顯示器屏幕上的圖象顏色會(huì)失真,圖象會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng),導(dǎo)致顯示質(zhì)量嚴(yán)重降低,甚至無(wú)法使用。低頻磁場(chǎng)往往隨距離的增加而衰減很快,因此在很多場(chǎng)合,將磁敏器件遠(yuǎn)離磁場(chǎng)源是減小磁場(chǎng)干擾的十分有效的措施。但當(dāng)空間的限制而無(wú)法采取這個(gè)方法時(shí),屏蔽也是一個(gè)十分有效的措施。要注意的是,低頻磁場(chǎng)屏蔽與射頻磁場(chǎng)屏蔽是完全不同的,射頻磁場(chǎng)的屏蔽使用導(dǎo)電率高的材料如鈹銅復(fù)合材料、銀、錫或鋁等材料,把它完全封閉起來(lái),就可以了。但這些材料對(duì)低頻磁場(chǎng)沒(méi)有任何屏蔽作用。只有高導(dǎo)磁率的鐵磁合金才能屏蔽直流磁場(chǎng)或低頻磁場(chǎng)。 根據(jù)電磁屏蔽的基本原理,低頻磁場(chǎng)由于

36、其頻率低,吸收損耗很小,趨膚效應(yīng)很小,并且由于其波阻抗很低,反射損耗也很小,因此單純靠反射和吸收很難獲得需要的屏蔽效果。對(duì)這種低頻磁場(chǎng),要通過(guò)使用高導(dǎo)磁率材料為磁場(chǎng)提供一條磁阻很低的旁路來(lái)實(shí)現(xiàn)屏蔽,這樣空間的磁場(chǎng)便會(huì)集中在屏蔽材料中,從而使磁敏器件免受磁場(chǎng)干擾。 高導(dǎo)磁率材料在機(jī)械的沖擊下會(huì)極大地?fù)p失磁性,導(dǎo)致屏蔽效能下降。因此,屏蔽體在經(jīng)過(guò)機(jī)械加工（如折彎、焊接、敲擊、鉆孔等）后,必須經(jīng)過(guò)熱處理以恢復(fù)磁性。熱處理要在特定條件下進(jìn)行,一般要在干燥氫氣爐中以一定的速率加熱到1177,保持4個(gè)小時(shí),然后以一定的速率降低到室溫。 在對(duì)拼連接處進(jìn)行焊接時(shí),要使用屏蔽材料母料做焊接填充料,這樣可以保證焊

37、縫處的高導(dǎo)磁。如果屏蔽效能要求較低,也可以采用鉚接或點(diǎn)焊的方式固定,但要注意拼接處的屏蔽材料要有一定的重疊,以保證磁路上較小的磁阻。 當(dāng)需要屏蔽的磁場(chǎng)很強(qiáng)時(shí),僅用單層屏蔽材料,達(dá)不到屏蔽要求。這時(shí),一種方法是增加材料的厚度。但更有效的方法是使用組合屏蔽,將一個(gè)屏蔽體放在另一個(gè)屏蔽體內(nèi),它們之間留有氣隙。氣隙內(nèi)可以填充任何非導(dǎo)磁材料（如鋁）做支撐。組合屏蔽的屏蔽效果比單個(gè)屏蔽體高得多,因此組合屏蔽能夠?qū)⒋艌?chǎng)衰減到很低的程度。7.2 電路設(shè)計(jì) 由于時(shí)鐘頻率越高,高頻能量的發(fā)射越強(qiáng),因此在數(shù)字電路中不要使用過(guò)高的時(shí)鐘頻率。印制板上的總線、較大的環(huán)路面積和較長(zhǎng)的導(dǎo)線都是強(qiáng)輻射源,因此,除非必要,要盡量

38、避免這些情況的出現(xiàn)。使用大規(guī)模集成電路能夠大幅度減少印制板上的走線,從而減小輻射。在選用集成電路時(shí),也有些問(wèn)題需要注意。例如,高速肖特基電路由于脈沖上升時(shí)間很短,因此會(huì)在很高的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生發(fā)射。在功能允許的條件下,盡量使用標(biāo)準(zhǔn)型電路。電路設(shè)計(jì)時(shí)要最大限度地保持?jǐn)?shù)字線和信號(hào)線分離。信號(hào)通道必須遠(yuǎn)離輸入輸出線以防止數(shù)字線上開(kāi)關(guān)噪音輻射到信號(hào)線上。7.3 印制板的設(shè)計(jì) 在印制板上合適的放置元器件與合理的安排印制板走線是很關(guān)鍵的。有些元器件,特別是磁性元件（如濾波器）在一個(gè)方向比其它方向可能有更大的磁場(chǎng)。元器件相互之間成90放置,磁場(chǎng)相互抵消并減小噪音輻射。開(kāi)關(guān)器件遠(yuǎn)離磁性元件也能減小噪音輻射。印制

39、板上的走線也是主要的輻射源。走線產(chǎn)生輻射主要是由于邏輯電路中電流的突變,在走線的電感上產(chǎn)生感應(yīng)電壓,這個(gè)電壓會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的噪音輻射。另外,由于走線起著發(fā)射天線的作用,因此走線的長(zhǎng)度越長(zhǎng),輻射的噪音越多。短的走線比長(zhǎng)的走線輻射少。粗的走線比細(xì)的走線噪音輻射少。所以使走線盡可能地短,從而把走線的自感減到最小是很必要的。7.4 采用有中心線的共模扼流圈 減少和改善噪音的另一種方法,特別是對(duì)高頻段,是在傳輸頻道上用有中心線的共模扼流圈,如圖17所示。 共模扼流圈的耦合電容對(duì)中心線的每一邊是對(duì)稱的。變壓器的次級(jí)具有分路,這分路有助于變壓器的次級(jí)繞組的分布電容更好地控制傳輸頻道上的返回?fù)p耗。它還可以在高頻段

40、提供一阻尼的下凹,其頻率范圍出現(xiàn)在(700900)MHz之間,這個(gè)范圍也可以進(jìn)行控制,典型的響應(yīng)曲線見(jiàn)圖18。開(kāi)關(guān)電源有源共模EMI濾波器研究及其應(yīng)用1、引言傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)電源大多使用由分立的共模電感、差模電感和X，Y電容等構(gòu)成單級(jí)或多級(jí)的無(wú)源濾波器，這些濾波器無(wú)一例外地均應(yīng)用了較多的無(wú)源元件，如濾波電感和電容。而且由于國(guó)際上對(duì)電磁兼容的標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格，許多時(shí)候一級(jí)濾波器不能滿足電磁兼容的要求，而必須使用兩級(jí)或者多級(jí)，這就增大了無(wú)源濾波器的體積，從而也增大了損耗。此外，由于無(wú)源組件的分布電容和引線電感等分布參數(shù)(如差、共模電感的繞組分布電容和濾波電容的串聯(lián)等效電感等)對(duì)濾波效果影響都很大，特別是在

41、高頻區(qū)域段，這些分布參數(shù)的影響會(huì)更加嚴(yán)重，且難以控制，從而大大衰減了高頻濾波特性。作為共模和差模濾波電感的主要元件磁芯，其電磁參數(shù)具有頻變特性，并且磁芯本身的性能也受到工藝水平及制作材料的限制，這給它的應(yīng)用帶來(lái)了諸多限制。因此，如何在提高開(kāi)關(guān)電源的功率密度和開(kāi)關(guān)頻率，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源模塊化和集成化的同時(shí)，解決由此引起的更加嚴(yán)重的電磁干擾則是電力電子技術(shù)研發(fā)人員面臨的關(guān)鍵問(wèn)題?？傮w看，傳統(tǒng)的無(wú)源EMI濾波器存在下述不足：體積大，造價(jià)高，因此不能滿足開(kāi)關(guān)電源日益小型化、高密度化的需要;無(wú)源濾波器的衰減頻帶較窄，在低頻段要靠增大電感和電容值來(lái)提高其插入損耗，而在高頻段由于分布參數(shù)的影響有可能引起不必要的

42、振蕩而影響到濾波特性;當(dāng)今要求開(kāi)關(guān)電源成為體積小，重量輕，效率高，可靠性高，功率密度高的“綠色電源”，但由于作為開(kāi)關(guān)電源重要組成部分的濾波器，體積的減小是有限度的，因此制約了開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展。無(wú)源濾波器的上述缺點(diǎn)注定它在電磁污染日益嚴(yán)重的今天不能滿足濾波技術(shù)的需要。而有源EMI濾波器，采用了有源消去技術(shù)，很好地抑制了EMI噪聲電流，并可對(duì)它進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償和調(diào)整，且不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成不利影響;此外，與無(wú)源濾波器相比，由于有源EMI濾波器采用了半導(dǎo)體器件和電子電路，因而可使體積變小，重量變輕，這有利于集成封裝，所以已成為業(yè)界對(duì)其進(jìn)行研究的一種新趨勢(shì)和發(fā)展方向2、開(kāi)關(guān)電源有源共模EMI濾波器2.1有

43、源共模EMI濾波器基本原理有源EMI濾波技術(shù)的實(shí)質(zhì)是對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。這里提出的有源共模EMI濾波器(ActiveCommon-modeFilter，簡(jiǎn)稱ACMF)基本原理是先采樣共模信號(hào)，然后通過(guò)反饋，動(dòng)態(tài)輸出一個(gè)與所采樣的噪聲電流(電壓)大小相等、方向相反的補(bǔ)償電流(電壓)，其實(shí)質(zhì)是為共模電流提供一個(gè)極低阻抗的內(nèi)部回路。圖1示出其原理圖。其中，Path1指共模噪聲源S1通過(guò)分布電容CD流入地的共模電流路徑，在無(wú)濾波器時(shí)共模噪聲inoise將通過(guò)CP全部注入地。ACMF將產(chǎn)生一個(gè)補(bǔ)償電流，為inoise提供低阻抗分流支路Path2，從而使其盡量沿Path2路徑流過(guò)。理想時(shí)icomp=-

44、inoise，可使流入地的共模電流為零，從而達(dá)到衰減共模電流的目的，以滿足電磁干擾的標(biāo)準(zhǔn)。 img=435,1732.2ACMF設(shè)計(jì)分析了傳統(tǒng)無(wú)源電磁干擾(ElectromagneticInterference，簡(jiǎn)稱EMl)濾波器的缺點(diǎn)，提出有源共模濾波器的設(shè)計(jì)思想，并分析了其工作原理。以一臺(tái)反激式開(kāi)關(guān)電源為對(duì)象，研究上述開(kāi)關(guān)電源ACMF的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。圖2a示出ACMF在開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)中的連接。圖中，用虛線連接于反激式電源變壓器初次級(jí)地之間的共模濾波電容Cy具有較好濾波效果，但因受漏電流安規(guī)要求的限制，其值不能太大。在此擬用提出的ACMF取代Cy，以增強(qiáng)對(duì)共模干擾的濾波效果。圖2b示出ACMF的

45、具體電路。它由一個(gè)寬帶高速運(yùn)算放大器U為核心的器件構(gòu)成。由于ACMF網(wǎng)絡(luò)處理共模干擾信號(hào)的特殊性，所以對(duì)電路中一些元器件的選擇也存在一些特殊要求。ACMF電路中關(guān)鍵元器件的選取和設(shè)計(jì)如下： img=377,365(1)運(yùn)算放大器U的選擇因?yàn)楣材８蓴_的頻譜范圍較寬，所以要求處理它的運(yùn)算放大器的頻帶寬，響應(yīng)速度快，對(duì)輸入電壓中的共模電壓有較高的抑制，并能輸出較大的電流。這里選擇單位增益可達(dá)200MHz，輸出電流為l00mA的高速電壓反饋式運(yùn)放LM7171，它的工作電壓較寬，為5.5-36V。通常情況下，開(kāi)關(guān)電源的高頻變壓器都會(huì)有一個(gè)輔助繞組給PWM/PFM控制芯片提供電源，這樣運(yùn)算放大器的工作電壓可直接從該輔助繞組經(jīng)整流后獲得，如圖2a中的#1，接至繞組后，就在#1與#2之間很方便地給運(yùn)算放大器提供工作電源。(2)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的確定由于ACMF網(wǎng)絡(luò)采用電壓檢測(cè)、電流補(bǔ)償，可寫(xiě)出ACMF的增益Aiv為： img=292,50設(shè)#2，#3之間的阻抗為Z，