共模幹擾作為(wei) EMC幹擾中最為(wei) 常見且危害很大的幹擾,抑製它的方法除了濾波外，還可以通過對信號線路進行屏蔽，在PCB 板上大麵積鋪地降低地線阻抗來減少共模信號強度等方法。

 

什麽(me) 是共模與(yu) 差模？          

 

電器設備的電源線，電話等的通信線, 與(yu) 其它設備或外圍設備相互交換的通訊線路,至少有兩(liang) 根導線,這兩(liang) 根導線作為(wei) 往返線路輸送電力或信號，在這兩(liang) 根導線之外通常還有第三導體(ti) ,這就是"地線"。電壓和電流的變化通過導線傳(chuan) 輸時有兩(liang) 種形態, 一種是兩(liang) 根導線分別做為(wei) 往返線路傳(chuan) 輸, 我們(men) 稱之為(wei) "差模"；另一種是兩(liang) 根導線做去路,地線做返回傳(chuan) 輸, 我們(men) 稱之為(wei) "共模"。

              

 

 

如上圖, 藍色信號是在兩(liang) 根導線內(nei) 部作往返傳(chuan) 輸的，我們(men) 稱之為(wei) "差模"；而黃信號是在信號與(yu) 地線之間傳(chuan) 輸的，我們(men) 稱之為(wei) "共模"。    

 

>共模幹擾與(yu) 差模幹擾          

 

任何兩(liang) 根電源線或通信線上所存在的幹擾，均可用共模幹擾和差模幹擾來表示：共模幹擾在導線與(yu) 地（機殼）之間傳(chuan) 輸，屬於(yu) 非對稱性幹擾，它定義(yi) 為(wei) 任何載流導體(ti) 與(yu) 參考地之間的不希望有的電位差；差模幹擾在兩(liang) 導線之間傳(chuan) 輸，屬於(yu) 對稱性幹擾,它定義(yi) 為(wei) 任何兩(liang) 個(ge) 載流導體(ti) 之間的不希望有的電位差。在一般情況下，共模幹擾幅度大、頻率高，還可以通過導線產(chan) 生輻射，所造成的幹擾較大。差模幹擾幅度小、頻率低、所造成的幹擾較小。      

 

 

共模幹擾信號               

 

共模幹擾的電流大小不一定相等，但是方向（相位）相同的。電氣設備對外的幹擾多以共模幹擾為(wei) 主，外來的幹擾也多以共模幹擾為(wei) 主，共模幹擾本身一般不會(hui) 對設備產(chan) 生危害，但是如果共模幹擾轉變為(wei) 差模幹擾，幹擾就嚴(yan) 重了，因為(wei) 有用信號都是差模信號。    

 

 

 

差模幹擾信號         

 

差模幹擾的電流大小相等，方向（相位）相反。由於(yu) 走線的分布電容、電感、信號走線阻抗不連續，以及信號回流路徑流過了意料之外的通路等，差模電流會(hui) 轉換成共模電流。        

 

>共模幹擾產(chan) 生原因         

 

1. 電網串入共模幹擾電壓。         

 

2. 輻射幹擾（如雷電，設備電弧，附近電台，大功率輻射源）在信號線上感應出共模幹擾，原因是交變的磁場產(chan) 生交變   的電流，地線－零線回路麵積與(yu) 地線－火線回路麵積不相同，兩(liang) 個(ge) 回路阻抗不同等原因造成電流大小不同。         

 

3. 接地電壓不一樣，簡單的說就電位差而造就了共模幹擾。       

 

4. 設備內(nei) 部的線路對電源線造成的共模幹擾。    

 

>共模幹擾電流           

 

共模幹擾一般是以共模幹擾電流存在的形式出現的，一般情況下共模幹擾電流產(chan) 生的原因有三個(ge) 方麵:         

 

1. 外界電磁場在電路走線中的所有導線上感應出來電壓（這個(ge) 電壓相對於(yu) 大地是等幅和同相的），由這個(ge) 電壓產(chan) 生的電流。           

2. 由於(yu) 電路走線兩(liang) 端的器件所接的地電位不同，在這個(ge) 地電位差的驅動下產(chan) 生的電流。           

 

3. 器件上的電路走線與(yu) 大地之間有電位差，這樣電路走線上會(hui) 產(chan) 生共模幹擾電流。          

 

器件如果在其電路走線上產(chan) 生共模幹擾電流，則電路走線會(hui) 產(chan) 生強烈的電磁輻射，對電子、電氣產(chan) 品元器件產(chan) 生電磁幹擾，影響產(chan) 品的性能指標；另外，當電路不平衡時，共模幹擾電流會(hui) 轉變為(wei) 差模幹擾電流，差模幹擾電流對電路直接產(chan) 生幹擾影響。對於(yu) 電子、電氣產(chan) 品電路中的信號線及其回路而言:差模幹擾電流流過電路中的導線環路時，將引起差模幹擾輻射，這種環路相當於(yu) 小環天線，能向空間輻射磁場，或接收磁場。  

      

>如何識別共模幹擾         

 

1. 從(cong) 幹擾源判斷:雷電、附近發生的電弧、附近的電台或其它大功率輻射裝置在電纜上產(chan) 生的幹擾為(wei) 共模幹擾。         

 

2. 從(cong) 頻率上判斷:共模幹擾主要集中在1MHz以上。這是由於(yu) 共模幹擾是通過空間感應到電纜上的，這種感應隻有在較高頻率時才容易發生。但有一種例外，當電纜從(cong) 很強的磁場輻射源(例如，開關(guan) 電源)旁邊通過時，也會(hui) 感應到頻率較低的共模幹擾。       

 

3. 用儀(yi) 器測量:隻要有一台頻譜分析儀(yi) 和一隻電流卡鉗就可以進行測量、判斷了，判斷的步驟如下：           

 

a. 將電流卡鉗分別卡在信號線或地線(火線或零線)上，記錄下某個(ge) 感應頻率(f1)的幹擾強度。           

 

b. 將電流卡鉗同時卡住信號線和地線， 若能觀察到(f1)處的幹擾，則(f1)幹擾中包含共模幹擾成份，要判斷是否僅(jin) 含共模 幹擾成份，進行步驟c的判別。           

 

c. 將卡鉗分別卡住信號線和地線，若兩(liang) 根線上測得的(f1)幹擾的幅度相同，則(f1)幹擾中僅(jin) 含共模幹擾成份;若不相同，則(f1)幹擾中還包含差模幹擾成份。        

 

>如何抑製共模幹擾         

 

共模幹擾作為(wei) EMC幹擾中最為(wei) 常見且危害較大的幹擾，我們(men) 抑製它最直接的方法就是濾波，這是抑製和防止共模幹擾的一項重要措施。濾波器的功能就是允許某一特定頻率的信號順利通過，而其它頻率的信號則要受到較大的抑製，它實質上是一個(ge) 選頻電路,它切斷了電磁幹擾沿信號線或電源線傳(chuan) 播的路徑，另外它還是壓縮幹擾頻譜的一種有效方法，當幹擾頻譜不同於(yu) 有用信號的頻帶時，可以用濾波器將無用的幹擾信號濾除。因此，恰當地選擇和正確地使用濾波器對抑製共模幹擾是十分重要的。       

 

如果有用信號是差模信號而幹擾信號是共模信號，可使用共模電感來抑製幹擾信號：  

    

 

 

共模電感的原理和抑製幹擾         

 

在電路中串入共模電感，當有共模幹擾電流流經線圈時，由於(yu) 共模幹擾電流的同向性，會(hui) 在線圈內(nei) 產(chan) 生同向的磁場而增大線圈的感抗，使線圈表現為(wei) 高阻抗，產(chan) 生較強的阻尼效果，以此衰減共模幹擾電流，達到濾波的目的；當電路中的正常差模電流流經共模電感時，電流在同相繞製的共模電感線圈中產(chan) 生反向的磁場而相互抵消，因而對正常的差模電流基本沒有衰減作用。         

 

案例 USB 信號上的共模幹擾抑製方法 

     

 

 

USB 端口的濾波處理－使用共模電感         

 

USB 傳(chuan) 輸線上的信號是差分信號而幹擾源是共模幹擾信號，在傳(chuan) 輸線上串上共模電感能較好的抑製共模幹擾，而對有用的差分信號沒有任何衰減。

     

 

 

USB 高速運行會(hui) 在DM/DP信號線上產(chan) 生很強的共模幹擾  

      

 

 

電路中加入濾波器－共模電感後共模幹擾信號得到有效抑製         

 

如果共模幹擾源是在電源回路，可使用共模電容來抑製幹擾信號：  

             

 

 

在電路中引入共模電容，則共模電容提供最短的路徑使共模幹擾信號被旁路，從(cong) 而抑製共模幹擾的產(chan) 生 。           

 

如果電源回路同時還存在差模幹擾，使用差模電容來抑製幹擾 

            

 

 

在電路中引入差模電容，則差模電容提供最短的路徑使差模幹擾信號被旁路，從(cong) 而抑製差模幹擾的產(chan) 生 。