电磁兼容基础: 共模与差分噪声

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共模与差分噪声作为一个快速提醒，差动电流流向相反的方向通过源和回路，而共模电流流向相同的方向通过源和回路，完成电路通过地面路径。
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图1。微分模式和共模噪声路径
你怎么知道你处理的是共模噪声还是差分噪声？这是一个需要回答的常见问题。
这里有一个小窍门，让你朝着正确的方向前进。虽然它不是100% 准确，但它有助于启动这个过程。
想象一下，医生给你开抗生素却不知道你是感染了细菌还是感染了病毒。他知道如果你有细菌感染，药物会起作用，问题就会解决。如果药物不起作用，至少他知道自己在对付一种病毒，然后会相应地对你进行治疗。
因此，在我们的情况下，您可以简单地应用一个钳上铁氧体电缆，记住两条线(Vcc 和地)将在该电缆。如果噪声减小(或者免疫力增强) ，那么这就是一个共模问题。如果没有效果，就是微分模式问题。
因此，在板级，如果它是一个共同模式的问题，你可以使用共同模式扼流圈。如果问题是差分模式，可以使用片状磁珠铁氧体。
材料特性钳型铁氧体通常由两种不同类型的材料制成: 锰锌(MnZn)和镍锌(NiZn)。
镍锌可用于高频传导或辐射噪声的场合。锰锌主要用于低频率的导电噪声，因为其较高的磁导率提供更多的阻抗。
此图像提供了根据您的情况使用何种材料的指南。当然，也有例外，但这是我们发现的典型情况。

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图2。用于传导和辐射抗扰性测试的钳型铁氧体材料以及发生微分和共模噪声的共频范围
降低共模噪声在这里，我们有一个共同模式扼流圈如何工作的可视化表示。

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图3。共模与差分信号红色箭头表示进入的差分信号。这是个有用的信号。根据右手法则，它在核心内部产生一个磁场，沿着一个方向运动。
差分信号然后回到源，根据右手定律，源又产生了另一个磁场。这两个字段将在核中相互抵消。
共模噪声也创造了磁通量内的核心，但这一次，两个噪声信号是在同一个方向，这里显示的黑色箭头导致磁场加在一起。该核心将以高阻抗响应不必要的噪声。
信号何时衰减在使用共模滤波器时要记住的是，有一个差动阻抗可以衰减有用的信号。如图6所示，蓝线表示共模阻抗，红色虚线表示差分阻抗。

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图6典型共模电感的共模和差动阻抗
这意味着，如果信号是在100兆赫，使用这个共模解决方案，将有一些无意识的衰减信号从差分阻抗。
接近信号频率的滤波噪声的最佳解决方案下面是一个具体的例子。蓝线表示共模阻抗，红色虚线表示差模阻抗。这个有用的信号显示在4兆赫的粗黑线上。

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图7。避免对有用信号的影响
这是充分利用共模扼流圈，具有高共模阻抗权在该4兆赫和低差分模阻抗。
因此，对噪声的影响很大，对有用信号的影响被保持在最小。在读取数据表时，同时检查该部分的共模阻抗和差模阻抗。
分段绕组与双线绕组有两种类型的绕组用于一个共同模式扼流圈: 分段和双线。

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图8。分段绕组与双线绕组分段绕组元件在电源应用中最为有用，因为高压线路必须以最小距离分隔。它们也可以用作电感器来衰减差模噪声。由于截面分量具有较高的漏电感，它们可以衰减差模噪声和共模噪声。
双绕组部件通常用于低压数据信号线，因为我们不想衰减差模信号(有用的信号)。因此，你有一个较低的漏电感，这是用来过滤信号上的噪声。
总之，任何一部分衰减共模噪声的方法是非常相似的。然而，在差模噪声衰减方面，截面绕组和双线绕组之间存在着很大的差异。
您可以通过图8中的红线和黑线看到这些差异。注意，共模阻抗(实线)非常相似，而差模阻抗(虚线)非常不同。
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通过了解共模和差分噪声之间的区别，以及如何使用共模扼流圈，您将能够减少不必要的噪声在您的设计。我们的下一篇文章将提供更多关于差分噪声和芯片磁珠铁氧体的信息，所以请继续提高您的 EMC 知识！

白纪龙老师从事电子行业已经有15个年头，到目前为止已开发过的产品超上百款，目前大部分都已经量产上市，从2018年开始花了5年的时间，潜心录制了上千集的实战级电子工程师系列课程，该课程从元器件到核心模块到完整产品
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  2022-6-15 11:32:03　　 评论淘帖0举报
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