開(kāi)關(guān)電源共模電流干擾—三回路模型介紹

開(kāi)關(guān)電源共模電流模型可以用下面三個(gè)回路來(lái)簡(jiǎn)單說(shuō)明。在開(kāi)關(guān)管共模電壓的驅(qū)動(dòng)下，形成輸入回路、輸出回路和輸入-輸出大回路。

從傳導(dǎo)發(fā)射的角度來(lái)說(shuō)，我們希望減少輸入回路和輸入-輸出大回路的共模電流，從輻射發(fā)射角度來(lái)說(shuō)，我們一方面希望減小共模電流，另一方面要減小各個(gè)回路面積。

另一方面，共模電流大小與產(chǎn)品的接地狀態(tài)息息相關(guān)。因?yàn)楣材ｋ娏饕话阋獜?a href="http://www.ttokpm.com/v/tag/82/" target="_blank">PCB上通過(guò)分布電容或者PCB與機(jī)殼的接地線(xiàn)流向機(jī)殼地，然后通過(guò)機(jī)殼與大地的分布電容或者機(jī)殼的接地線(xiàn)流向大地最后再回到共模電壓源，產(chǎn)品的機(jī)殼接地狀態(tài)好壞對(duì)分布電容和接地阻抗的的影響很大，這些都會(huì)影響共?；芈纷杩沟拇笮。罱K影響共模電流的大小。

我們通過(guò)兩個(gè)例子來(lái)說(shuō)明產(chǎn)品接地狀態(tài)對(duì)共模電流的影響。

** 例子1如下：**

現(xiàn)象：某臺(tái)設(shè)備在進(jìn)行CE102試驗(yàn)時(shí)候，發(fā)現(xiàn)如下現(xiàn)象，將受試設(shè)備直接放在測(cè)試臺(tái)的金屬板上，傳導(dǎo)發(fā)射就會(huì)超標(biāo)；但是如果將受試設(shè)備與金屬板之間墊上一塊絕緣物，測(cè)試結(jié)果就會(huì)合格。

產(chǎn)品的共模電壓一般以某個(gè)較大的金屬物體為參考點(diǎn)，當(dāng)將產(chǎn)品與金屬桌之間墊上一個(gè)絕緣物體后增加了共模電流的回路阻抗，因此減小了共模電流的大小，從而減小了產(chǎn)品的傳導(dǎo)發(fā)射。而差模傳導(dǎo)發(fā)射電流回流路徑不經(jīng)過(guò)產(chǎn)品的接地線(xiàn)，所以接地狀態(tài)對(duì)差模傳導(dǎo)電流沒(méi)有影響，這說(shuō)明該產(chǎn)品共模濾波能力不足，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，電源濾波器與金屬機(jī)箱之間搭接的不好，降低了濾波器的共模濾波能力。

由于共模濾波電容的接地點(diǎn)是機(jī)殼地，當(dāng)濾波器與機(jī)殼的搭接效果不好時(shí)，，會(huì)降低共模濾波器的濾波效果，從而會(huì)使更多的共模電流流向LISN，從而使傳導(dǎo)發(fā)射超標(biāo)，當(dāng)將產(chǎn)品與受試設(shè)備與金屬板之間墊上一塊絕緣物后，增加了流向LISN回路共模阻抗，從而減小改回路共模電流減小共模傳導(dǎo)發(fā)射。

** 例子2如下：**

現(xiàn)象：某數(shù)控機(jī)床，發(fā)現(xiàn)當(dāng)將控制單元的金屬外殼與機(jī)床連接起來(lái)時(shí)候，控制單元便會(huì)不正常工作，而如果將控制單元與機(jī)床之間墊一個(gè)絕緣物體干擾現(xiàn)象就會(huì)消失。

圖 共模電流造成的電磁干擾

我們知道電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的IGBT開(kāi)關(guān)管在PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)下不停的通斷，從而產(chǎn)生了大的dV/dt，下圖里面脈寬調(diào)制變速電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路標(biāo)紅色的部分就是主要的大的dV/dt的干擾源，這種干擾源產(chǎn)生的共模電流會(huì)通過(guò)電纜耦合到其它模塊。因此電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是強(qiáng)的干擾源頭。

上面出現(xiàn)的現(xiàn)象說(shuō)明，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與控制單元連接的電纜上有較強(qiáng)的共模電流，導(dǎo)致控制單元受到干擾。當(dāng)將控制單元的金屬外殼與機(jī)床連接起來(lái)時(shí)候，共模電流回路阻抗較小，這時(shí)候有較強(qiáng)的共模電流流進(jìn)控制單元造成干擾；當(dāng)控制單元與機(jī)床架之間墊一個(gè)絕緣物體干擾現(xiàn)象就會(huì)消失，這是因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候增加共?；芈返淖杩?，流進(jìn)控制單元共模電流減小，從而減少了干擾。

那么如何解決這個(gè)問(wèn)題呢？我們應(yīng)該增加控制單元I/O端口共模濾波，增強(qiáng)其抗干擾能力，同時(shí)在源頭電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采取一些措施，降低其共模干擾。

這兩個(gè)例子似乎給我們?cè)斐梢环N錯(cuò)覺(jué)，好像我們的金屬機(jī)殼不接地好像更好，但是實(shí)際上不是這樣的，金屬機(jī)殼與接地板的低阻抗連接對(duì)于我們雷電和靜電的防護(hù)非常重要，接地阻抗越小，能量會(huì)更好的泄放到大地，減少對(duì)耦合到產(chǎn)品內(nèi)部的能量，減少對(duì)PCB的干擾。

因此我們通過(guò)上面兩個(gè)例子認(rèn)識(shí)到共模干擾與產(chǎn)品的接地狀態(tài)有關(guān)，而且接地對(duì)產(chǎn)品的電磁防護(hù)性能也至關(guān)重要，對(duì)于接地的影響，我們要從EMI和EMS兩個(gè)方面共同考慮。