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电子产品及设备:EMC快速设计理论(二)

2020.10.05
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

差模干扰产生的机理

差模干扰中的干扰是信号(源)在同一电源线路之中。如同一线路中工作的电机驱动,开关电源系统,控制信号等,他们在电源线上所产生的干扰我们称之为差模干扰;可以是外部来源;如果是内部的信号(源)我们专业名词定义为骚扰源!

差模干扰如何影响设备!差模干扰直接作用在产品设备两端,直接影响设备工作,甚至损坏产品设备。(表现为尖峰噪声电压,可使电路系统工作瘫痪!)同时系统内部的骚扰源会产生电磁兼容EMI的问题!!

如何滤除差模干扰:即我们上面分析的采用差模电感和差模电容最为直接。

差模滤波电感的工作机理如下:

wx_article_20180925103510_wqL0Zb.jpg

wx_article_20180925103510_dHaQoF.jpg

可以看出,当电流流过差模线圈之后,线圈里面的磁通是增强的,相当于两个磁通之和。电感线圈特性ZL=2лf L:低频率低阻抗;高频率高阻抗;决定了在高频时利用它的高阻抗衰减差模信号。(参考如下图所示特性!)

wx_article_20180925103510_RaSyjs.jpg

当频率为低频段时,线圈阻抗较低,相当于一根导线,基本不起衰减作用。

当频率为>150KHz及以上时,阻抗逐渐增加到达谐振点后又开始下降;

根据上面的分析,在一定的频率范围差模线圈&电感可以分得99%的差模干扰电压;而到负载可能只有1%的差模干扰电压。

同时,差模电流也有很大的衰减;从工作曲线可了解差模插入损耗等等!

差模X电容的工作机理如下:

wx_article_20180925103510_Uc0FnG.jpg

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可以看到:

电容特性:低频率高阻抗;高频率低阻抗。滤波器利用电容在高频时它的低阻抗旁路掉差模干扰!(参考如下图所示特性!)

wx_article_20180925103510_CpAfXE.jpg

当频率较低时,电容阻抗趋近于最大值,相当于开路,不起任何衰减作用。

当频率逐渐增大时,电容阻抗减小,通过上面的曲线可以看到,差模高频的噪声电流可以通过电容旁路!

此时电容可能旁路99%的差模干扰电流,而负载端可能只有1%的差模干扰电流;按照理论在一定的工作频率时,电容会使得差模干扰下降很大的dB数值!

共模:就是线与线同时对地的回路干扰

wx_article_20180925103510_o0IcWL.jpg

如上图, UPQ的电压差UCM为共模电压,ICM1&ICM2为共模电流。ICM1&ICM2大小不一定相同,但方向相同!


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