原创 【博客大赛】差模电感和共模电感在电磁兼容中的作用

2013-6-13 12:41 1145 0 分类: 电源/新能源

 

         共模电感是两个绕组分别接在零线和火线上,两个绕组同进同出,滤除的是共模信号。共模信号: 分别在零线和火线上的两个完全相同的信号 他们都通偶合和地形成回路。共模电感的线圈绕在同一铁芯上,匝数和相位都相同(绕制反向)。这样,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,此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响(和少量因漏感造成的阻尼);当有共模电流流经线圈时,由于共模电流的同向性,会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗,使线圈表现为高阻抗,产生较强的阻尼效果,以此衰减共模电流,达到滤波的目的。
      差模电感是一个绕组 单独接在零线和火线上的滤波电感器只能滤除差模干。.差模信号:是和有用信号同样的回路。

 

         串模干扰是指干扰电压与有效信号串联叠加后作用到仪表上的。串模干扰通常来自于高压输电线、与信号线平行铺设的电源线及大电流控制线所产生的空间电磁场。由传感器来的信号线有时长达一二百米,干扰源通过电磁感应和静电耦合作用加上如此之长的信号线上的感应电压数值是相当可观的。例如一路电线与信号线平行敷设时,信号线上的电磁感应电压和静电感应电压分别都可达到毫伏级,然而来自传感的有效信号电压的动态范围通常仅有几十毫伏,甚至更小。除了信号线引入的串模干扰外,信号源本身固有的漂移,纹波和噪声,以及电源变压器不良屏蔽或稳压滤波效果不良等也会引入串模干扰。

  在差分放大器中,放大器不能区分串模干扰和信号,会一并加以放大。因此,差模干扰是差分放大电路最难克服的问题之一。克服差模干扰最常用和有效的方法是用双绞线传输信号,并且双绞线的绞距越小、线距越近则抑制串模干扰的能力越强。局域网中广泛使用的五类线就是如此。但在某些不能使用双绞线的情况下(例如AV、CATV的同轴电缆),则只能通过加强线本身的屏蔽、合理布线解决。

          通常线路上的差模分量和共模分量是同时存在的,而且由于线路的阻抗不平衡,两种分量在传输中会互相转变。干扰在线路上经过长距离的传输后,差模分量的衰减要比共模分量大,因为线间阻抗与线地阻抗不同的缘故。共模干扰的频率一般分布在1mhz以上,在传输的同时,会向临近空间辐射,,耦合到信号电路中形成干扰,很难防范。差模干扰的频率相对较低,不易形成空间辐射,已经有良好的处理措施,降低共模干扰,设备的敏感度问题大都是由共模干扰引起的。

        系统的电磁兼容性,实际上体现在两个方面:一方面,一个系统必须以整体电磁环境为依据,要求每个用电设备不产生超过一定限度的电磁发射;另一方面,又要求它具有一定的抗干扰能力。国际电工技术委员会(IEC)的定义是:电磁兼容是设备的一种能力,是设备在其电磁环境中能完成它的功能,而不至于在其环境中产生不允许的干扰。共模电信号是辐射的主要源泉,不包含有用信息。共模起源于公共金属结构(比如电源面和接地层)中的公共电流。典型的发生条件是电流从导电平面内意料之外的通路流过。当返回的电流与它们原来的信号通路不配对(比如在平面内有裂缝等),或者几个信号有公共返回区域,共模电流就产生了。
          减小共模辐射的方法:1、尽量减小激励次天线的源电压,即地电位;2、提供与电缆串联的高共模阻抗,即加共模扼流圈;3、将共模电流旁路到地;4、电缆屏蔽层与屏蔽壳体作360°端接。这里 ,采用接地平面就能有效地减小接地系统中的地电位。

     EMI滤波器主要是消除或降低传导干扰,此滤波电路也分为抗共模和抗差模干扰电路,参见下图所示:

 

电源滤波器.jpg
        测试时,首 先 测 出 传 导 干 扰 电 平 与 所 规 定 的 EMC标 准 极 限 比 较 , 一 般 0.01MHz~ 0.1MHz是 差 模 干 扰 起 主 导 作 用 , 0.1MHz~ 1MHz是 差 模 与 共 模 干 扰 联 合 作 用 , 而 1MHz~ 30MHz主 要 是 共 模 干 扰 起 作 用 。 根 据 实 验 结 果 来 判 断 和 选 择 对 超 标 信 号 有 抑 制 作 用 的 滤 波 器 或 器 件 。

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