En el proceso de depuración de problemas de EMC, los ingenieros siempre dividen habitualmente la interferencia en interferencia de modo diferencial e interferencia de modo común. Sin embargo, es difícil separar completamente la interferencia de modo diferencial y la interferencia de modo común en el circuito real, porque la interferencia de modo diferencial y la interferencia de modo común se convertirán entre sí. Para distinguir las causas de la interferencia de modo diferencial y la interferencia de modo común, se trata principalmente de facilitar el análisis, la depuración y las contramedidas de los problemas de compatibilidad electromagnética.
1. Modo diferencial y modo común:
Cuando el cambio de voltaje y corriente se transmite a través del cable, hay dos formas, una es que los dos cables se utilizan como ruta de transmisión de la señal y ruta de retorno respectivamente, lo que llamamos "modo diferencial"; La otra es que dos cables hacen la ruta de transmisión de la señal al mismo tiempo, y la ruta de reflujo se devuelve a través del plano de referencia (plano de tierra y plano de potencia), que llamamos "modo común". Si las corrientes que fluyen a través de un par de cables son iguales en magnitud y en direcciones opuestas, se denomina corriente de modo diferencial. Cuando una corriente de modo diferencial fluye a través de un bucle de cable en un circuito, provoca radiación de modo diferencial.
Como se muestra en la figura anterior, la señal azul se transmite de un lado a otro entre los dos cables, lo que llamamos "modo diferencial"; La señal amarilla, por otro lado, se transmite entre la señal y el plano de tierra de referencia, lo que llamamos "modo común".
2. Interferencia de modo diferencial e interferencia de modo común:
La interferencia en dos líneas eléctricas o líneas de señal puede expresarse como interferencia de modo diferencial e interferencia de modo común: la interferencia de modo diferencial se transmite entre dos cables y es una interferencia simétrica. La interferencia de modo común es cuando dos líneas regresan a la fuente a través de un plano de referencia común, que es la interferencia asimétrica.
Las corrientes de interferencia de modo diferencial son iguales en magnitud y opuestas en dirección (fase). Las corrientes de modo diferencial se convierten en corrientes de modo común debido a discontinuidades en la capacitancia distribuida, la inductancia parásita, la impedancia de traza y las rutas de retorno de señal que fluyen a través de rutas no diseñadas.
La magnitud de las corrientes de interferencia de modo común no es necesariamente igual, y la dirección (fase) es la misma. La interferencia externa del equipo eléctrico se basa principalmente en la interferencia de modo común, y la interferencia externa se basa principalmente en la interferencia de modo común (como la sobretensión de rayos y la prueba EFT), y la interferencia de modo común generalmente no afecta al equipo, pero después de que la interferencia de modo común se convierte en interferencia de modo diferencial, afectará seriamente al equipo.
3. Causas de la interferencia de modo común:
La corriente generada por la diferencia de referencia a tierra es impulsada por la diferencia de potencial entre los dispositivos en ambos extremos del enrutamiento del circuito debido a los diferentes potenciales de referencia a tierra.
La diferencia de potencial entre el potencial de la tierra de referencia del circuito y la tierra, y la corriente generada por la diferencia de potencial entre los dos.
El voltaje inducido por un campo electromagnético externo en el cableado de señal de todos los circuitos. (Este voltaje está relativamente en fase con la tierra), y la corriente generada por este voltaje.
El voltaje de interferencia de modo común se conecta a la red eléctrica en serie.
Diferencia de potencial entre diferentes dispositivos, diferentes circuitos y diferencia de potencial desde tierra.
Las discontinuidades en la capacitancia distribuida, la inductancia parásita y la impedancia de traza pueden convertir señales de modo diferencial en señales de modo común.
La discontinuidad del plano de referencia del circuito y el cambio de la trayectoria de reflujo conducen a la conversión de señales de modo diferencial en interferencia de modo común.
Cuando el cable se enruta en las proximidades del magnetismo de la fuente de alimentación conmutada, el cable es muy susceptible a las interferencias de modo común.
4. Cómo identificar la interferencia de modo común:
4.1. A juzgar por el tipo de fuente de interferencia:
La interferencia generada por el arco de la máquina de soldar, la estación de radio cercana y el dispositivo radiante de alta potencia, como el generador de alta potencia en el cable, suele ser una interferencia de modo común. Las pruebas de descarga electrostática, sobretensiones de rayos y ráfagas eléctricas rápidas también son interferencias de modo común generadas por la interferencia generada por la prueba de ráfaga eléctrica rápida en el cable.
4.2. Con la ayuda de calibradores de corriente y herramientas de análisis de espectro, juzgue:
el calibrador de corriente se sujeta en la línea de señal o en el cable de tierra (cable vivo o cable neutro) respectivamente, se registra la intensidad de interferencia de una cierta frecuencia inducida (F1), el calibrador de corriente se sujeta con el cable de señal y el cable de tierra al mismo tiempo, si se puede observar la interferencia en (F1), la interferencia en (F1) contiene un componente de interferencia de modo común, para juzgar si solo contiene el componente de interferencia de modo común, se lleva a cabo el siguiente paso del paso, el calibrador se sujeta con la línea de señal y el cable de tierra respectivamente, y si la amplitud de la interferencia (F1) medida en los dos cables es la misma, entonces la interferencia (F1) solo contiene el componente de interferencia de modo común; De lo contrario, la interferencia (f1) también contiene un componente de interferencia de modo diferencial.
4.3. Utilice el anillo magnético y la inductancia de modo común para juzgar:
Al agregar anillos magnéticos e inductores de modo común de diferentes bandas de frecuencia de filtro al cable o señal, si el efecto es muy obvio, básicamente se juzga que el componente de interferencia de modo común es el factor principal, pero no se puede descartar por completo que no haya un componente de modo diferencial, porque la inductancia de modo común en sí misma tiene una inductancia de fuga, y el efecto de inductancia de modo diferencial también se formará después de la circunferencia magnética.
4.3. Utilice el anillo magnético y la inductancia de modo común para juzgar:
Al agregar anillos magnéticos e inductores de modo común de diferentes bandas de frecuencia de filtro al cable o señal, si el efecto es muy obvio, básicamente se juzga que el componente de interferencia de modo común es el factor principal, pero no se puede descartar por completo que no haya un componente de modo diferencial, porque la inductancia de modo común en sí misma tiene una inductancia de fuga, y el efecto de inductancia de modo diferencial también se formará después de la circunferencia magnética.
4.4. Hacer un juicio de mano:
Algunos dispositivos usan un cable de alimentación de 2 núcleos, que flota en relación con el suelo, y cuando el dispositivo bajo prueba se toca con la mano, la mejora de la interferencia es muy obvia, lo que indica que existe una diferencia de potencial entre el equipo y el suelo, que básicamente se considera una interferencia de modo común.
5. Cómo suprimir la interferencia de modo común:
Los ingenieros de EMC saben que la idea principal de resolver problemas de EMI es suprimir la fuente de interferencia y cortar la ruta de acoplamiento. Lo mismo puede decirse de la supresión de la interferencia en modo común. Anteriormente, analizamos el mecanismo de la interferencia de modo común, y sabemos que la forma de interferencia de modo común es causada principalmente por la diferencia de potencial de tierra, por lo que reducir la diferencia de potencial de tierra es una de las soluciones asesinas a la interferencia de modo común.
Sabemos que la razón principal de la ocurrencia de la diferencia de potencial de tierra es la existencia de inductancia parásita en el plano de tierra, y la diferencia de potencial ocurrirá cuando la corriente de alta frecuencia fluya a través de los dos extremos de la inductancia parásita, por lo que la esencia de reducir la diferencia de potencial de tierra es reducir la inductancia parásita a alta frecuencia, y se pueden tomar las siguientes medidas:
La transmisión de la señal utiliza un plano de tierra de referencia completo como ruta de reflujo.
El circuito del módulo está conectado al plano de tierra de referencia mediante una conexión a tierra multipunto.
El dispositivo está conectado a tierra.
Los puentes capacitivos se utilizan entre diferentes tipos de señal.
El ancho de la ruta del suelo es lo más ancho posible.
La densidad de las vías terrestres.
La interferencia de modo común generalmente existe en forma de corriente y, desde la perspectiva del camino de acoplamiento de la interferencia de modo común, el camino de acoplamiento también puede cortarse mediante inductancia de modo común. Cuando una corriente de interferencia de modo común fluye a través de la bobina, debido a la isotropía de la corriente de interferencia de modo común, se generará un campo magnético codireccional en la bobina para aumentar la inductancia de la bobina, de modo que la bobina se comporte como una alta impedancia y produzca un fuerte efecto de amortiguación, a fin de atenuar la corriente de interferencia de modo común y lograr el propósito de filtrado; Cuando la corriente de modo diferencial normal en el circuito fluye a través del inductor de modo común, la corriente genera un campo magnético inverso en la bobina de inductancia de modo común enrollada en la misma fase y se cancelan entre sí, por lo que básicamente no hay efecto de atenuación en la corriente de modo diferencial normal.
Otros métodos: suprime la interferencia de modo común, y también se puede aislar mediante optoacoplador, transformador, etc.