只要是电子设备,内部必然有电流(这不是废话吗o(╯□╰)o),高中物理我们通过麦克斯韦、法拉第、安培等这些伟大的科学家了解到了电和磁的统一性。即电和磁之间是可以相互转换的,电流的周围会产生磁场,所有的电子设备因为内部有电流,所以所有的电子设备都会有辐射现象,只不过有的大有的小,对此有国际/国家/行业/企业标准来进行约束,通过不同的选型,设计,工艺,生产出来的产品,干扰也不尽相同。于是通过电流的不同流向,可以将干扰分为 差模干扰和共模干扰,如下图。
而引起干扰的原因是因为存在电流,而因为存在电压差所以才会有电流,于是引出了 差模电流/电压和共模电流/电压。出现了问题就要解决问题,我们可以通过电路的设计,选择一些电子元器件来抑制差模干扰和共模干扰,通常我们会选择电感/电容进行EMC骚扰的抑制,于是又有了所谓的 差模电感/电容和共模电感/电容。理解了上面的逻辑关系,再来理解这些名词定义就很简单了。
对常用的单相三线系统,即一根火线(L),一根零线(N),一根地线(PE)而言
差模干扰:零线与火线之间的干扰,即线—线之间的干扰。
差模电感:单线单相的;一个铁芯上的一个线圈;铁芯会饱和。
差模电容:一般接在火线和零线之间起滤波作用的电容是差模电容,一般也叫X电容。
共模干扰:火线与地线之间的干扰;零线与地线之间的干扰,即线—地之间的干扰。
共模电感:双线双向的;同一个铁芯圈数相等,绕向相反的两组线圈;铁芯不会饱和。
共模电容:一般接在火线和地,零线和地之间起滤波作用的电容是共模电容,一般也叫Y电容。
1.为什么共模电感只能对共模干扰起作用,对差模干扰不起作用?
如下图,红色是差模干扰电流路径,蓝色是共模干扰电流路径。
面对差模干扰,电感上面的线圈电流方向为左正右负;下面的线圈电流为右正左负。两个线圈产生的磁场刚好相反,互相抵消了,导致对差模干扰信号无作用。
面对共模干扰,电感上面的线圈电流方向为左正右负;下面的线圈电流也是左正右负。两个线圈产生的同相磁场增大了线圈的感抗,线圈表现为高阻态,有较强的阻尼效果,衰减了共模电流,从而达到了抑制共模干扰的效果。
2.常见的4中开关电源EMI电路设计方案
其中c图中的电阻R可以让C1聚集的电压进行快速的泄放,从安全的角度避免触电。