电磁干扰(EMI)差模共模干扰抑制措施

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差模干扰
在电路回路中存在大小相等、方向相反的干扰电流,并且干扰电流在由两根导线组成的回路中传输。

图4.1.1
:差模干扰示意图
产生的原因
差模干扰中的干扰是起源在回路线路之中(直接注入),如同一线路中工作的电机,开关电源,可控硅等,他们在回路上所产生的干扰就是差模干扰。

如何影响设备
差模干扰直接作用在设备两端的,直接影响设备工作,甚至破坏设备。

(表现为尖峰电压,电压跌落及中断)
如何滤除差模干扰
主要采用差模线圈和差模电容。

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差模线圈
图4.1.2:差模线圈示意图从图中可知,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,线圈在低频率时低阻抗,高频率时高阻抗,所以
在高频时利用它的高阻抗衰减差模
信号。

差模电容
电容具有低频率高阻抗,高频率
低阻抗特性,利用电容在高频时
它的低阻抗短路掉差模信号。

图4.1.3:差模电容示意图
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共模干扰
在电路回路中存在大小相等、方向相同的干扰电流,并且干扰电流在导线与地线中传输。

产生的原因
电网串入共模电压、辐射干扰(如雷电) 在信号线上感应出共模电压、接地电压存在电位差引入共模电压。

如何影响设备因为在负载两端没有电位差,所有的共模电流都通过电缆和地之间的寄生电容流向地线,由于电路的非平衡性。

相同的共摸电压会在信号线和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。

如何滤除共模干扰
主要采用共模线圈和共模电容。

图4.2.1
:共模干扰示意图
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共模线圈
图4.2.2:共模线圈示意图
共模线圈和差模线圈原理比较类
似,都是利用线圈高频时的高阻抗来
衰减干扰信号。

共模线圈和差模线圈
绕线方法刚好相反。

共模线圈对方向
相反的电流基本不起作用。

共模电容
共模电容的工作原理和差模电容
的工作原理是一致的,都是利用电容
的高频低阻抗,使高频干扰信号短路,
而低频时电路不受任何影响。

只是差
模电容是两极之间短路。

而共模电容
是线对地短路。

图4.2.3
:共模电容示意图
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线圈抑制频率响应
实际的电感是L 、C 的并联网络(忽略绕组的电阻)它的阻抗特性如图4.3.1
所示,图4.3.1:电感频率响应图DM (LC)-1/2从图上可知,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渡效果越差。


以在选用抑制线圈时,需考虑抑制频
率的范围。

线圈抑制的延迟性
当电路中的正常电流流经共模电
感时,电流在同相位绕制的电感线
圈中产生反向的磁场而相互抵消,
但此时电流同样受线圈电阻的影响
和少量因漏感造成的阻尼,所以会
导致高频信号小幅的延迟和失真。

图4.3.2:使用扼流圈对共模噪声进行抑制
直流电源的共/
差模噪声抑制
图4.3.3:直流电源的噪声抑制
扼流圈将抑制共模噪声,旁路电容将抑制差模噪声。

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数据链路中的共/差模噪声抑制
图4.3.4:数据链路中的噪声抑制
扼流圈将抑制共模噪声,差模电容通过传输线回路将抑制差模噪声,共模电容通过传输线与地
抑制共模噪声。

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变压器中的共/差模噪声抑制
电网在电力输送时,电网易受外界信号的干扰,这些干扰通过电容或电感耦合形成传导干扰,处于电网中的变压器成为干扰的直接受害者,这些干扰的表现形式一般为共模和差模干扰。

共模干扰
当变压器中存在共模干扰时,由于共模干扰是一种电流在导线与地线中传输的干扰,所以它不会通过变压器磁场来传递,而必须通过变压器绕组间的耦合电容传递,如图4.4.1所示。

要使变压器的共模干扰得到抑制,其关键是设法减小初、次级之间的耦合电容值,为此,在初、次级之间设立具有可靠接地的屏蔽层,它不影响变压器的能量传输,但影响了绕组间的耦合电容的分布,从而进行抑制共模干扰,如图4.4.2所示。

图4.4.1:未屏蔽的共模干扰图4.4.2:屏蔽后的共模干扰
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变压器中的共/差模噪声抑制
差模干扰
变压器中除了存在共模干扰,同时还存在差模干扰,差模干扰是电流在由两根导线组成的回路中传输的干扰,所以会通过变压器磁场来传递,如图4.4.3所示。

要使变压器的差模干扰得到抑制,其关键是减小初级端的差模信号的感应,为此,在初、次级端各自设立屏蔽层,如图4.4.4所示,加入屏蔽后,增加了绕组对地的分布电容(C1,C2),高频信号通过对地电容短路,从而使差模信号得到抑制。

图4.4.3:未屏蔽的差模干扰图4.4.4:屏蔽后的差模干扰
63变压器中的共/差模噪声抑制共模/差模干扰共同抑制
同时抑制变压器中的共模/
差模干扰更能提高变压器的性能,屏蔽层设立如图所示。

图4.4.5:变压器中的共模/差模共同抑制示意图。

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