共模电流与差模电流

如图所示，这两个干扰电流的滤波方法是不同的，因此在设计滤波器之前，必须了解相关干扰电流。1 .共模噪声电流共模噪声电流被定义为由任何(或所有)电力线与参考点之间的不必要的电势差形成的电流。 干扰电流在电路布线中所有布线上的宽度、相位相同，流过形成于电路布线与大地之间的电路。 造成这种噪声电流的原因如下：图的共模和差动模式电流外部电磁场在电路线路的所有导线上感应出电压(该电压相对于大地等宽度同相)，由该电压产生的电流由于电路布线两端的器件接地的电位不同，因此通过该接地电位差的驱动而产生电流设备上的电路布线与大地之间存在电位差，电路布线产生共模电流。从以上说明可知，共模电流不影响电路，仅在共模电流变化为差动模式电流(或电压)的情况下影响电路。 当电路不平衡时会发生这种情况。而且，装置在其电路布线中产生共模电流时，在电路布线中产生强电磁辐射，不能满足电磁兼容标准对辐射的限制要求，给其它装置带来干扰。2 .差分模式噪声电流差分模式干扰电流被定义为由任意两条电流通道之间的不必要的电势差形成的电流。 噪声电流在信号线和信号线之间(或者在电源线的线和零线之间)流动。 在信号电路的线路中，在外部电磁场中，在由信号线和信号接地线构成的电路中产生差动模式噪声电流。由于电路布线中的信号线接近其接地线，形成的环面积小，外部电磁场感应的差动模式电流不太大。在电源线中，差动模式的噪声电流多发生在从电网上的其他电气设备的电源放出(特别是开关电源)和感应性负载断开时(其幅度较大)。 差分模式噪声电流直接影响设备的工作。开关电源工作时，电源线会产生强共模噪声和强差动模式噪声。1 .差动模式电流和共模式电流关于辐射的重要基本观念之一是“电流不是电压，而是引起辐射”。 静态电荷生产产生静电场时，恒定电流产生磁场，时变电流产生电场产生磁场。任何电路都存在共模电流和差分模电流。通常，差分模式信号携带数据或有用的信号(信息)。 共模是差分模式的负面效应。2 .差动模式电流大小相等，方向(相位)相反。由于线路的分布电容、电感，信号线路的阻抗变得不连续，信号的逆流路径流动当经过意想不到的路径等时，差动模式电流被转换为共模电流。3 .共模电流大小不一定相等，方向(相位)相同。设备的对外干扰以共模为主，也存在差分模干扰，但共模干扰的强度较好比差动模式的强度大几位数。外来干扰也多以共模干扰为主，共模干扰本身一般不危害设备然而，如果共模干扰变为差分模式干扰，则干扰变得严重，因为所有有用的信号均为差分模式干扰型干涉。4 .共模电流和差动模式电流磁场分布差动模式电流的磁场集中在主要由差动模式电流构成的电路面积，电路面积为外部的磁力线被抵消。共模电流的磁场在电路面积以外是共模电流产生的磁场方向相同，磁场强度反而增强。这一概念非常重要，PCB的许多EMC设计都遵守这一规则。5 .差模辐射的共模辐射场强计算公式共模辐射电场强度： E=1.26 I L f/r其中，I是共模电流强度l，共模电流路径长度f是共模电流频率r是从测试点到共模路径的距离。差动模式放射电场强度： E=6 .2 I A f 2/r这里，I是差动模式电流强度，a是差动模式电流环面积f是差动模式的电流频率r是测试点距离差模式环的距离。7 .总结：在基板上抑制噪声的方法如下所示1 .减小差动模式信号电路面积2 .降低高频噪声电流(滤波、隔离、匹配)3 .降低共模电压(接地设计)。共模电流的测量共模电流是设备产生辐射的主要原因。 但是，共模电流的形成过程非常复杂，共模电流在设计意图之外，因此难以通过理论分析来预测其强度。 常用方法是实验确定电缆上共模电流的方法。准备设备：一个频谱分析仪，一个或两个电流卡盘(由制造商决定，电流卡盘的频率范围必须复盖感兴趣的频率)和一根无线电缆。 电流吸盘实际上是二次变压器，堵塞的电缆相当于变压器的一次。 电缆堵塞时，电缆的电流会继续产生电压，该电压被送到频谱分析仪的输入端口，用测量仪测量宽度。方法：如图所示连接频谱分析仪、电流吸盘、射频电缆设置频谱分析器的参数。 扫描频率范围、中频/视频带宽等单位为dBmV切断与测量对象电缆连接的所有系统的电源，使电流吸盘通过测量对象电缆(此时测量的是共模电流)，一边沿着电缆滑动一边观察频谱分析器画面的显示，记录当时的背景。使连接有测定对象电缆的系统正常工作，重复步骤(3)，与步骤(3)的结果相比，背景以外的信号是电缆上的共模电流。检查电流卡盘制造商提供的传输阻抗的数据，换算成dBW (很多制造商直接提供)。一旦获得共模电流，就可使用共模辐射计算方程来计算某一频率下的共模辐射强度。电缆上产生共模电流的原因点击次数： 261发布时间： 2009-9-25解决电缆问题的主要方法之一是屏蔽电缆，但是一系列问题普遍关注的模糊问题，如应该如何终止屏蔽电缆，什么样的屏蔽电缆是有效的。 本节讨论电缆辐射问题及问题的对策。电缆辐射问题是工程中最常见的问题之一，90%以上的设备不能通过辐射试验是由于电缆辐射造成的。 电缆放射机理有电缆中的信号电流电路产生的差动模式放射和电缆中的导线上的共模电流产生的2种。 电缆辐射主要由共模辐射引起。 共模辐射由共模电流产生，共模电流的环面积由电缆和大地形成，因此环面积大，产生强辐射。 共模电流如何产生是许多人困惑的问题. 要理解这个问题，首先要弄清共模电压是共模电流的根本原因，共模电压是电缆与大地之间的电压。 虽然容易从共模电压中找出共模电流的原因，但一旦查明了问题的原因，就不容易解决这个问题。电缆上产生共模电流的原因是差动模式电流泄漏引起的共模电流。 即使电缆包含信号线路，也无法保证信号电流的100%从线路返回信号源。 特别地，如果频率高，则空间中的各种浮置参数在信号电流方面提供第三条件，并且还提供更多反馈路径。 该共模电流所占的比例小，但由于辐射环面积大，辐射不能忽视。 请勿通过“断开”电路与大地的连接来减少共模电流，减少共模辐射。 将电路与大地断开只能在低频下降低共模电流，在高频下形成寄生电容的路径阻抗小。 共模电流主要由杂散电容产生。 当然，如果主要在低频产生共模辐射的问题，则具有将布线基板和框体从大地上切断的效果。 从共模电流产生机制中减小此共模电流的一种有效方式是减小差分模式电路的阻抗以使大部分信号电流从信号地线返回。 一般来说，信号线和线路越近，差动模式电流电路的阻抗越小。典型实例是同轴电缆，其中同轴电缆的反向电流均匀地分布在外皮上，并且其等效电流与轴心重叠，使得电路面积为零，差分模式阻抗接近零，并且几乎100%的信号电流从同轴电缆的外皮返回到信号源，并且共模电流几乎为零，因此，共模辐射较小。 另一方面，差动模式电流电路的面积大致为零，差动模式放射也小，因此同轴电缆的放射小。 对于高频信号，用同轴电缆传输可以避免辐射。 实际上，这与传统上通过同轴电缆来传输高频信号和减小信号损耗的实质相同。 由于信号损耗小，泄漏的成分少自不必说，这部分的泄漏是电缆的辐射。 基板接地噪声引起的共模电流。 由于信号接地线是信号的反馈线，因此在接地线上的两点之间必定存在电压，在高频电路中，这些是高频噪声电压，它们驱动电缆上的共模电流作为共模电压，引起共模辐射。 降低接地线阻抗的各种设计方法可用于减少接地线的噪声以降低共模电压。 建议的方法之一是将缆线端口设置为“干净”。 清洁是指由于在该地线上没有产生噪声的电路，所以地线上的局部电位大致相等。深圳市埃尔特通信技术有限公司共模干扰与差动模式干扰是指电压电流的变化通过导线传递时，有两种形态，将其称为“共模”和“差动模式”。 在与设备的电源线、电话等通信线以及其它设备和外围设备进行交换的通信线上至少有两根引线，这两根引线作为往返线来发送电力和信号。 但是，除了这两根导线以外，通常还有第三导体，这就是“地线”。 干扰电压和电流分为2种：的1种，2根导线分别作为往返线路被传输的另一种是，2根导线为去路，接地线为回路。 前者称为“差动模式”，后者称为“共模”。所谓共模残压是指共模残压共模电压：是在与针对各导体规定的参照点之间(在许多情况下为大地或齿条)出现的相位电压的平均值。 或者，同时施加在电压计两端与规定的公共端之间的输入电压上。差动模式电压(symmetrical voltage ) :一组规定带电导体中任意两条之间的电压。 差分模式电压也称为对称电压。规定波形中，额定放电电流与氧化锌阀座碰撞，阀座两端测量的电压峰值称为残压。 残压与感压电压之比，残压比。 雷击、雷击会在输入输出电源线上产生瞬时的高压、大电流，影响用户设备的稳定运行，严重时会损坏设备。 避雷器根据接合法分为共模接合法和差动接合法两种：避雷器在相线之间接合或在相线和零线之间称为差动接合法，即横向保护。 避雷器连接在相线和接地线之间还是零线和接地线之间称为共模连接法，即纵向保护。共模噪声是在信号线与地之间传输的非对称性噪声。 以下是移除共模噪声的方法(1)采用带屏蔽双绞线电缆，有效接地(2)强电场场所也可考虑采用镀锌管屏蔽(3)如果远离高压线进行布线，则无法将高压电源线和信号线捆扎起来进行布线(4)请勿与控制锁共享相同的电源(5)采用线性稳定化电源或高品质的开关电源(脉动噪声小于50mV )图2对地电压/电流与差动模式、共模电压/电流的关系【cio】- 2006/6/9 19:35:35图2对地电压/电流与差动模式、共模电压/电流关系因此，如果两条导线相对于接地线的电压和电流不同，则可通过以下方法求出两个图案的成分VN=(V1-V2)/2Vc=(V1 V2)/2IN=(I1-I2)/2Ic=(I1 I2)/2通过连接的电路，在2根导线的终端和接地线之间存在阻抗。 如果这两条线的阻抗不均衡，在终端就会发生模式的相互变换。 也就是说，当通过导线传播的阵列在末端反射时，其中一些阵列将转换为另一个阵列。另外，通常两根导线之间的间隔较小，导线与接地导体之间的距离较大。 因此，如果考虑从导线发射的噪声，则共模电流发射的强度比基于差动模式电流的发射强度大。与此相反，由于外部电磁场的噪声而在引线中产生的噪声电压/电流，以及在附近的引线等中产生的静电感应、电磁感应等的耦合可以说是相同的。问：传导噪音和辐射噪音的区别是什么？a :打开空调，室内的荧光灯有瞬间变暗的现象。 这是因为空调中流过大量电流，电压急剧下降，使用相同电源的荧光灯受到影响。 使用吸尘器有时收音机会发出啪啦啪啦的噪音。 吸尘器的马达产生的微弱的(低强度高频的)电压/电流变化通过电源线传到收音机，作为噪音出来。在这样的一个设备中产生的电压/电流通过电源线、信号线对其他设备产生影响的情况下，将该电压/电流的变化称为“传导噪声”。 所以为了对症疗法，通常采用在发生源和被干扰设备的电源线等上安装滤波器，阻止传导干扰的传递的方法。 另外，在信号线中发生噪声时，通过将信号线变更为光纤，能够切断传输线路。摩托车经过附近的路，电视上会出现雪一样的噪音。 这是因为摩托车的点火装置的脉冲电流产生电磁波，通过空间传到附近的电视天线和电路，产生干扰电压/电流。像这样在空间中传播，使其他设备电路产生不需要的电压/电流，将带来危害的噪声称为“辐射噪声”。 由于传播路径是空间，因此如果除了前述滤波之外，去除辐射干扰，则该方法在屏蔽设备之后才是有效的。如上所述，噪声的原因是电压/电流产生不必要的变化，该变化通过导线直接传递给其他设备，造成危害，这称为“传导噪声”。 另外，由电压电流的变化产生的电磁波通过空间传播到其他设备，在电路和导线中产生不需要的电压/电流，将带来危害的噪声称为“辐射噪声”。 然而，实际上是不能这样简单地区分的。例如，用于计算设备(如文字处理器或个人计算机)的噪声源是流过设备内部的电路的数字信号的电压/电流。这些噪声被传导噪声泄露，并且，通过电源线和信号线直接传输到其它设备。 同时，这些导线产生的电磁波以辐射噪声的形式危及附近的设备。 另外，计算机本身的内部电路也会产生电磁波，以辐射噪声的形式威胁其他机器。最后，我们将对辐射噪声进行更详细的说明。根据天线的原理，当导线长度等于波长时，容易产生电磁波。 例如，几米长的电源线将产生VHF频带(30M-300MHz )的辐射噪声。 在比其低的频带中，由于波长长，因此即使电源线中流过相同的电流，也不会发射过强的电磁波。 因此，30MZz以下的低频带主要是传导干扰。 但是，伴随着传导干扰在电源线的周围产生干扰磁场，会对AM广播等造成干扰。另外，如前所述，VHF宽带中的电源线泄漏的干扰成为电磁波在空间中扩散的问题，因此辐射干扰成为比传导干扰大的问题。 在更高的频率下，尺寸小于电源线的设备内部电路会产生辐射噪声，并且会危害其他设备。总之，当设备和导线的长度短于波长时，主要问题是传导干扰，当其大小长于波长时，主要问题是辐射干扰。问：为什么要规范电磁干扰辐射？ 真的会有危害吗？答：无线电频谱是人类共