差、共模噪聲抑制的那點(diǎn)事兒

一前言

在電磁兼容（EMC）領(lǐng)域，EMC可以分為“電磁干擾（EMI）”和“電磁敏感度（EMS）”，其實(shí)電磁干擾EMI可以大致分為“傳導(dǎo)騷擾”和“輻射騷擾”兩個(gè)部分，今天講一下傳導(dǎo)騷擾中的“差模噪聲”和“共模噪聲”。

二噪聲產(chǎn)生的原因

傳導(dǎo)噪聲可以分為“差模噪聲”和“共模噪聲”兩種，下面我們通過個(gè)簡圖來了解它們。

差模噪聲：差模噪聲也稱為對稱噪聲，產(chǎn)生于電源線上，噪聲電流流進(jìn)和流出的大小相同，方向相反，這樣的噪聲就稱為差模噪聲，如下圖（1）所示就為差模噪聲的示意簡圖。

圖（1）差模噪聲電路簡圖

分析：由上圖可以看出噪聲源產(chǎn)生的差模噪聲流經(jīng)外部電源后，噪聲由電源負(fù)極回到噪聲源，形成一個(gè)噪聲環(huán)路。

共模噪聲：共模噪聲也稱為非對稱噪聲，共模噪聲流經(jīng)電源正負(fù)極，經(jīng)過大地和產(chǎn)品形成的分布電容流回噪聲源，流經(jīng)電源正負(fù)極的共模噪聲電流大小相同，流向也相同。如下圖（2）所示就為共模噪聲的示意簡圖。

圖（2）共模噪聲電路簡圖

分析：由上圖可以看出電源線上的共模噪聲流經(jīng)大地（GND）后，再從大地與產(chǎn)品形成的分布電容流回噪聲源，形成共模噪聲環(huán)路。

了解完什么是差模噪聲和共模噪聲，接下來我們來講一下他們是如何引起輻射超標(biāo)的。

產(chǎn)品對外的輻射強(qiáng)度是和它的電路電場強(qiáng)度息息相關(guān)的，下面我們分別來看差模噪聲的電場強(qiáng)度和共模噪聲產(chǎn)生的電場強(qiáng)度都和那些條件有關(guān)：

差模噪聲電路中：

差模噪聲回路電場強(qiáng)度關(guān)系圖

在此公式中Id噪聲電流大小，f為噪聲的頻率，r為離噪聲源的距離，S則為噪聲回路的面積大??；

共模噪聲電路中：

共模噪聲回路電場強(qiáng)度關(guān)系圖

在此公式中Id噪聲電流大小，f為噪聲的頻率，r為離噪聲源的距離，L則為噪聲傳輸線纜的長度；

對比兩個(gè)公式不難發(fā)現(xiàn)，在同等條件下差模噪聲大小的重要因數(shù)是回路面積的大小，而共模噪聲的大小重要因數(shù)則為噪聲傳輸?shù)木€纜長度。

三噪聲的抑制

對于“差模噪聲”而言，應(yīng)盡可能的去減小差模噪聲的回路大小，如在環(huán)路上增加一些電容，給差模噪聲提供短回路，從而減小差模噪聲的回路大?。?/p>

對于“共模噪聲”而言，應(yīng)盡可能減短共模噪聲傳輸線纜的長度，在線纜長度有要求無法減短時(shí)，也可以通過在線纜傳輸接口處增加共模電感和磁環(huán)等來抑制共模噪聲的傳輸。

四案例分享

接下來給大家分享一款脫毛儀產(chǎn)品的整改案例，先來看一下摸底數(shù)據(jù)：

產(chǎn)品摸底數(shù)據(jù)圖

分析：可以看出超標(biāo)的頻率段基本集中在50MHz-200MHz頻段，共模噪聲超標(biāo)占主導(dǎo)。通過分析噪聲源來源于主板上的變壓器模塊。

措施：通過對板上變壓器模塊優(yōu)化和加濾波電容后，再進(jìn)行測試的數(shù)據(jù)為：

變壓器電路優(yōu)化數(shù)據(jù)圖

分析：可以看出經(jīng)過優(yōu)化后，數(shù)據(jù)在50MHz和100MHz左右還是會(huì)有兩個(gè)鼓包超標(biāo)，其他的毛刺超標(biāo)數(shù)據(jù)為脫毛儀工作時(shí)閃光時(shí)的瞬態(tài)超標(biāo)，可以不用看，后期讀點(diǎn)便可。分析發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品工作時(shí)需要外接適配器，且適配器的線纜很長，通過上文的分析可以知道，這里的長線纜給共模噪聲超標(biāo)提供了條件。

措施：通過在PCB板的適配器輸入端加入我司的大電流共模濾波器（型號：TLDCM9070-2-102TF）后：

輸入端加共模濾波器圖

測試數(shù)據(jù)為：

輸入端加共模濾波器測試圖

加入共模濾波器后測試可以通過測試，共模濾波器對50MHz和100MHz左右的共模噪聲進(jìn)行了抑制，避免了共模噪聲通過外接適配器線纜進(jìn)行放大。

五總結(jié)

差模噪聲和共模噪聲的抑制是減少產(chǎn)品EMI問題的一個(gè)重點(diǎn)，所以我們在產(chǎn)品設(shè)計(jì)前期就應(yīng)該考慮到這些問題，做好前期的PCB布板規(guī)劃和噪聲抑制器件的預(yù)留，避免后期出現(xiàn)問題了才回頭進(jìn)行修改驗(yàn)證，增加不必要的人力物力。

審核編輯：湯梓紅