共模干扰和差模干扰

我国现已加入世界贸易组织 2 I%J 3 ， 今后电信、 电工及 电子产品均需通过电磁兼容性能检测，否则不得投放市场。 为适应当前这一形势的迫切需要，中国通信学会电磁兼容委 员会定于 ,00, 年 C 月 /0 日至 C 月 ,0 日在北京邮电大学召 开电磁兼容高级学术研讨会。主要研讨内容包括： 环境电磁学及电磁兼容原理 /、 电磁兼容设计基础 ,、 电磁兼容试验技术 7、 印刷电路板电磁兼容设计 *、 电磁兼容预测 -、 电磁兼容标准及认证 C、 电磁生物效应 4、 静电、 雷电、 核电磁脉冲 K、 会议期间将聘请院士及知名专家教授 K 人到会作特邀 报告。欢迎具有大专以上学历，正在从事电磁兼容工作的科 技人员报名出席会议。到会代表每人交会议注册费 HC0 元 2 含电磁兼容理论与应用技术丛书以及国内外电磁兼容重要 费用自理。 文献资料费 3 。会议为代表提供食宿条件， 请于 - 月 ,- 日前报名 联系人： 张苏慧 电话： 0/0 F C,,K,C,0 ， 0/0 F C,,K,KC0 通信地址： 北京邮电大学 /4/ 信箱 2 /00K4C 3
的状态忽略不计 3 应小于或等于 ,-0>・ " 符合以上四条要求的电源为非内在受限制电源。 三、 结论
综上所述，信息技术设备的设计人员可以通过以上评定供电 电源是否为受限制电源来决定被供电设备是否采用防火防护外 壳。 当然， 如果你设计的外壳采用 > F / 级或更优燃烧等级的材料， 则对供电电源是否为受限制电源就没有要求了。
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所示。 路中的符号如图 ,+ 4（ G）
三端电容之所以特别适合高频滤波，是因为这种结构不 仅消除了电容引线电感的危害，而且还巧妙地利用了两根联 在一起的引线的电感。 从图 ,+ 4 2 5 3 看到， 这两根引线与电容一 起， 构成了一个 % 形低通滤波器。 有时为了增加这种效果，特意在联在一起的两根引线上 套两个铁氧体，构成专用的干扰抑制器件，一般称为片状滤 波器。片状滤波器的高频滤波效果有了很大改善，滤波有效 的最高频率可以达到 ,00 6 70089。
在谐振频率以下， 呈现电容的阻抗特性， 谐振频率以上， 呈现电感的阻抗特性， 随着频率的升高， 阻抗越来越大， 失去 旁路的作用 。 电容值越大， 或引线越长， 则谐振频率越低， 这意味着对 高频干扰的滤波效果越差。在实际工作中的一个常见错误就 是在试验电容滤波效果时，电容器的引线留得很长，这会使 高频的滤波效果打很大折扣。陶瓷电容在不同容量和引线长 度条件下的谐振频率如图 *+ , 所示。
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共模干扰和差模干扰
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滤波器虽然是一种十分普通的器件，有关滤波的技术也 已经十分成熟。但是，现实情况是许多电磁兼容方面的问题 都是由于对干扰的滤波措施不当造成的。这是由于我们没有 掌握电磁干扰滤波的一些特点。为了在电磁兼容设计中应用 好滤波技术，正确掌握一些概念是十分必要的。共模干扰和 差模干扰的概念就是这样一种重要概念。正确区别共模和差 模干扰对于正确设计和使用滤波器十分重要。 共模干扰指的是干扰电压在信号线及其回线 （ 一般称为 信号地线 ）上的幅度相同，这里的电压以附近任何一个物体 （ 大地、 金属机箱、 参考地线板等 ） 为参考电位， 干扰电流回路 则是在导线与参考物体构成的回路中流动， 如图 *+ , 所示。 图 *+ 共模扼流圈一般在铁氧体上绕制，因为铁氧体的导磁率 很高，可以获得很大的电感量，而由于共模扼流圈的特殊绕 制方法，没有磁芯饱和的危险。差模扼流圈一般在铁粉磁芯 上绕制， 这种磁芯不易发生饱和， 但是磁导率较低。有时为了 图 *+ , 共模干扰电压和电流 避免磁芯饱和，在磁路开放的磁芯上绕制，通过减小磁芯中 的磁通密度来避免饱和。这时要注意电感也是一个非常高效 差模干扰指的是干扰电压存在于信号线及其回线 （ 一般 称为信号地线 ）之间，干扰电流回路则是在导线与参考物体 构成的回路中流动， 如图 *+ * 所示。 的磁场接收器件，会将周围的干扰收集到电感上，形成新的 干扰， 必要时可以采取屏蔽措施。 实际上， 在电磁兼容应用中， 最常用的是共模滤波。这是 因为大量的电磁干扰是从空间耦合到线缆上的，这种干扰形 成的干扰电压是共模电压。 如何识别共模干扰和差模干扰 由于共模滤波和差模滤波的方法完全不同，因此采取滤 波技术之前， 首先要判断干扰的模式。实际上， 许多滤波失败 图 *+ * 差模干扰电压和电流 的原因是对干扰模式判断错误，从而导致了滤波电路错误。 因此，培养对干扰模式的敏感性是培养解决电磁兼容问题能 力的很重要的一个方面。对于拥有一定电路知识的人员，根 据上面的定义，通过分析做出判断是不难的。下面给出一些 经验， 可以帮助缩短判断的时间。 雷电、 附近发生的电弧、 附近的电台或 ,+ 从干扰源判断： 其它大功率辐射装置在电缆上产生的干扰是共模干扰；在同 一路电力线上工作的马达、开关电源、可控硅等会在电源线 上产生差模干扰。 主要集中在 *+ 从频率上判断：差模干扰一般频率较低， 共模干扰主要集中在 ,(./ 以上。这是由于共模 ,(./ 以下， 从上面的讨论中，我们会认为：共模干扰电压并不会影 响电路的正常工作，因为信号线与信号地线之间的信号电压 并没有因为干扰电压存在而发生改变。而差模干扰电压是引 起电路故障的根本原因。因此， 在实际滤波电路时， 只要重点 考虑差模滤波就可以了。这是不对的。理由如下： 相同的共模电压会在信号线和 ,+ 由于电路的非平衡性， 信号地线上产生不同的幅度的共模电流，从而产生差模电 压， 形成干扰。 对周围的电路形成辐射 *+ 共模电流会产生很强的辐射， 性干扰。电缆的共模辐射也是设备干扰发射超标的主要原因 之一。 共模滤波和差模滤波的不同点在于旁路电容的连接方 式和电感线圈的制作方法上。共模滤波中，旁路电容要连接 在被滤波导线与共模电压参考地之间；差模滤波中，旁路电 容连接在信号线和信号地线之间。差模扼流圈是将线圈绕在 一个独立的磁芯上，这时要特别注意防止磁芯发生磁饱和。 共模扼流圈是将信号线及其回线绕在同一个磁芯上，绕制的 方法是使流过两个绕组的差模电流在磁心中产生的磁场方 向相反， 如图 *+ - 所示。
并 7 3 电源输出电路带上任意的非容性负载 2 包括短路 3 ， 旁路任何过流保护装置工作 C0A 后测得的最大输出电流 DA= 应小于或等于 /000 : ;<= * 3 电源输出电路带上任意负载并旁路过流保护装置的 最大伏安 2 输出电压 E 输出电流 3 >" 2 持续时间小于 /001A
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干扰是通过空间感应到电缆上的，这种感应只有在较高频率 时才容易发生。但有一种例外，当电缆从很强的磁场辐射源 （ 例如，开关电源 ）旁边通过时，也会感应上频率较低的共模 干扰。 只要有一台频谱分析仪和一只电流卡钳 -+ 用仪器测量： 就可以进行测量、 判断了， 判断的步骤如下： 火线或零线 ） 上， 记录下某 / 将卡钳卡在信号线或地线 （ 个感兴趣频率 （ 的干扰强度； ./ ） 若观察不到 （ 处的 / 将卡钳同时卡住信号线和地线， ./ ） 干扰， 则（ 处的干扰完全是差模干扰， 其中不含共模成份； ./ ） 处的干扰， 则（ 干扰中包含共模干扰成 若还能观察到 （ ./ ） ./ ） 份， 要判断是否仅含共模成份， 进行步骤三的判别； / 将卡钳分别卡住信号线和地线，若两根线上测得的 （ 干扰的幅度相同， 则（ 干扰中仅含共模成份； 若不相同， ./ ） ./ ） 则（ 干扰中还包含差模成份。 ./ ） 注意：测量时，要注意测量线路中的较强的差模工作电 流不要引起仪器前端的过载， 造成测量误差。 了解实际的滤波器件 前面介绍了有关滤波电路的知识。但要达到预期的目 的，除了正确的滤波电路以外，正确地组装滤波器也是十分 重要的。正确地组装滤波器包括正确地选用和正确地使用器 件两个方面。本小节介绍组成滤波电路的器件的特性，下一 小节介绍如何正确地使用这些器件。 /+ 电容器： 电容器是滤波器中的关键器件之一，它的作用是将干扰 旁路掉。 因此， 电容器对干扰信号应该具有很低的阻抗。 而实 际的电容器并不能完全满足这个要求。这是因为实际的电容 它的阻抗特性如图 *+ 2 所示。 是一个 0、 1、 ) 串联网络， 图 *+ 3 实际电感的阻抗特性 在谐振频率以下， 呈现电感的阻抗特性， 谐振频率以上， 呈现电容的阻抗特性， 随着频率的升高， 阻抗越来越小， 失去 对干扰的抑制作用。电感值越大， 或线圈上的寄生电容越大， 则谐振频率越低， 这意味着对高频干扰的滤波效果越差。 电感上的寄生电容有两个来源，一个是绕组每匝之间的 电容，另一个是绕组导线与磁芯之间构成的电容。具体哪一 种电容是主要因素取决于磁芯的材质。当磁芯导电性较高 时， 绕组与磁芯之间的电容是主要因素。当磁芯是非导体时， 图 *+ 2 实际电容的阻抗特性 匝间电容是主要因素。 提高电容的高频性能的方法 提高电容器对高频干扰旁路效果的方法是减小引线串联 电感。一方面选择电感小的电容种类， 另一方面在安装电容时 要使电容的引线尽量短，这也包括线路板上可以等效到电容 引线上的轨线长度。 陶瓷电容器是理想的射频滤波电容。 表面 安装的独石电容虽然不是专门的干扰滤波器件，但是由于它 没有引线， 具有良好的高频特性， 适合射频滤波应用。 一种专门用于高频干扰滤波的器件是三端电容器。它与 普通电容器的不同在于电容的一个极板上有两根引线，在电 电容器在谐振频率附近的实际衰减效果比理想电容还 好。利用这个特性可以对特定频率的干扰进行滤波。 *+ 电感： 忽略绕组的电阻 ） ， 它的阻 实际的电感是 1、 ) 并联网络 （ 抗特性如图 *+ 3 所示。 图 *+ , 陶瓷电容的谐振频率