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儀表共模噪聲和差模噪聲的區別及噪聲處理措施

2019/7/20 0:05:00 人評論 次瀏覽 分類:電子技術  文章地址:http://www.gsipv.com/tech/2629.html

儀表磁干擾EMI可以大致分為傳導發射和輻射發射兩種類型。其中,根據傳導的類型,傳導發射可以進一步分為兩種類型:“差分(正常)模式噪聲”和“共模噪聲”。本文將討論后兩種類型的噪聲。

一、傳導發射分類

傳導發射可分為兩種類型。一種是“差模噪聲”,也稱為“正常模式噪聲”。這些名稱有時會根據適用的條件有選擇地使用,但在這里昌暉儀表假設它們是相同的。另一種是“共模噪聲”。如下圖所示這里的討論電源噪聲,因此這些圖是PCB外部供電的示例。
PCB外部供電的示例
1、差模噪音

噪聲源出現在電源線上并與電源線串聯,并且噪聲電流以與電源電流相同的方向流動。它被稱為“差分模式”,因為輸出和返回電流是相反方向的。

2、共模噪音

通過雜散電容等泄漏的噪聲電流通過地并返回到電源線的噪聲。被稱為“共模”噪聲,因為電源正(+)和負(-)側的噪聲電流方向具有相同的方向。電源線上不會出現噪聲電壓。

3、差模和共模噪音對比分析

如上所述,這些類型的噪聲是傳導發射。然而由于噪聲電流在電源線中流動,因此會有輻射產生。
由差模噪聲引起的輻射的電場強度Ed可以使用下面的等式表示。Id是差分模式下的噪聲電流,r是到觀察點的距離,f是噪聲頻率。差模噪聲產生噪聲電流環路會放大噪聲,因此環路區域S成為重要因素。如圖和等式所示,如果其他元素是恒定的,則對于更大的環區域,電場強度更高,但在實際案例中,共模噪聲更為常見,所以我們對共模噪聲重點討論。

二、噪聲計算

由共模噪聲引起的輻射的電場強度Ec可以由右下方的等式表示。如圖和方程所示,電纜長度L是一個重要因素。
由共模噪聲引起的輻射的電場強度Ec的等式表示

這里,為了確認由于不同類型的噪聲引起的輻射特性,我們將插入實際數值來計算電場強度*1。每種情況下的條件完全相同。觀察到的電場強度由藍點表示。

電場強度計算
在這些計算結果中重要的是,對于相同的噪聲電流值,由共模噪聲引起的輻射要大得多(在該示例中,大約大100倍)。特別是,在考慮應對輻射發射的措施時,應該記住處理共模噪聲的措施尤為重要。


1、共模噪聲處理方法

當有共模噪聲存在時,常用的處理方法有;
①可靠接地、高阻抗接地方式;
②削弱噪聲源(在變頻器輸出側加裝共模扼流圈是一種經濟、有效的方法);
③噪聲屏蔽以及電源線屏蔽等。

2、差模噪聲處理方法

在差模噪聲的情況下,處理噪聲的基本的措施是減小環路面積S;
例如通過使用絞合線纜,盡可能縮短電纜長度。然而,總是會出現對組件的布置和類型的限制,因此還必須研究諸如添加過濾器之類的方法。

昌暉儀表希望本文有助于大家加深對儀表EMC中開關電源的理解。

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