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仪表共模噪声和差模噪声的区别和计算

时间:2019-07-23 08:26来源:www.eadianqi.com 编辑:自动控制网
仪表磁干扰EMI可以大致分为传导发射和辐射发射两种类型。其中,根据传导的类型,传导发射可以进一步分为两种类型:差分(正常)模式噪声和共模噪声。本文将讨论后两种类型的噪声。 一、传导发射分类 传导发射可分为两种类型。一种是差模噪声,也称为正常模式噪
仪表磁干扰EMI可以大致分为传导发射和辐射发射两种类型。其中,根据传导的类型,传导发射可以进一步分为两种类型:“差分(正常)模式噪声”和“共模噪声”。本文将讨论后两种类型的噪声。
一、传导发射分类
传导发射可分为两种类型。一种是“差模噪声”,也称为“正常模式噪声”。这些名称有时会根据适用的条件有选择地使用,但在这里假设它们是相同的。另一种是“共模噪声”。如下图所示这里的讨论电源噪声,因此这些图是PCB外部供电的示例。
PCB外部供电的示例
1、差模噪音
噪声源出现在电源线上并与电源线串联,并且噪声电流以与电源电流相同的方向流动。它被称为“差分模式”,因为输出和返回电流是相反方向的。
2、共模噪音
通过杂散电容等泄漏的噪声电流通过地并返回到电源线的噪声。被称为“共模”噪声,因为电源正(+)和负(-)侧的噪声电流方向具有相同的方向。电源线上不会出现噪声电压。

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3、差模和共模噪音对比分析
如上所述,这些类型的噪声是传导发射。然而由于噪声电流在电源线中流动,因此会有辐射产生。
由差模噪声引起的辐射的电场强度Ed可以使用下面的等式表示。Id是差分模式下的噪声电流,r是到观察点的距离,f是噪声频率。差模噪声产生噪声电流环路会放大噪声,因此环路区域S成为重要因素。如图和等式所示,如果其他元素是恒定的,则对于更大的环区域,电场强度更高,但在实际案例中,共模噪声更为常见,所以我们对共模噪声重点讨论。
二、噪声计算
由共模噪声引起的辐射的电场强度Ec可以由右下方的等式表示。如图和方程所示,电缆长度L是一个重要因素。
由共模噪声引起的辐射的电场强度Ec的等式表示

这里,为了确认由于不同类型的噪声引起的辐射特性,我们将插入实际数值来计算电场强度*1。每种情况下的条件完全相同。观察到的电场强度由蓝点表示。
电场强度计算
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在这些计算结果中重要的是,对于相同的噪声电流值,由共模噪声引起的辐射要大得多(在该示例中,大约大100倍)。特别是,在考虑应对辐射发射的措施时,应该记住处理共模噪声的措施尤为重要。
1、共模噪声处理方法
当有共模噪声存在时,常用的处理方法有;
①可靠接地、高阻抗接地方式;
②削弱噪声源(在变频器输出侧加装共模扼流圈是一种经济、有效的方法);
③噪声屏蔽以及电源线屏蔽等。
2、差模噪声处理方法
在差模噪声的情况下,处理噪声的基本的措施是减小环路面积S;
例如通过使用绞合线缆,尽可能缩短电缆长度。然而,总是会出现对组件的布置和类型的限制,因此还必须研究诸如添加过滤器之类的方法。
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