出色模拟工程师必备系列(一):电磁干扰(EMI)

造成数字电路工作不正常的干扰可分为：①电源干扰,②反射,③振铃(LC共振)：上冲、下冲,④状态翻转干扰,⑤串扰干扰(相互干扰、串音),⑥直流电压跌落。

造成开关电源质量下降的干扰分为：①出现在输出入端子上的干扰(电流交流声,尖峰脉冲噪声,回流噪声);②影响内部工作的干扰(开关干扰,振荡,再生噪声)。

按发生的频率分为：突发干扰,脉冲干扰,周期性干扰,瞬时干扰,随机干扰,跳动干扰。

造成交流电源质量下降的干扰分为：高次谐波干扰,保护继电器,开关的震颤干扰,雷电涌,尖峰脉冲干扰,喷射环电弧,瞬时浪涌。

将来可能会将下面这些项目归入到交流干扰内：瞬时停电,瞬时下降,频率变化,电压变化,高次谐波失真。

另外还干扰按频率分为：低频干扰,高频干扰。

如上所述,干扰可以分成很多类别,这些干扰既产生于电气电子设备,又干扰电气电子设备,造成设备的故障和停用,带来经济和人员伤害。为了使各种设备能够互不干扰,正常工作,应运而生了EMC技术。

简而言之,EMC是“不发干扰,不受干扰”。现在国内外都在研究开发EMC技术,并应用于电气电子设备的制造中。

问： 什么是共模干扰和差模干扰?为什么有二种?

答： 从干扰源发出的干扰泄漏到外部的途径、或者是干扰侵入到受干扰的设备中的途径,有电压、电流通过电源线或信号线的传导传输和靠电磁波在空间辐射传输二种途径。

电压电流的变

化通过导线传输时有二种形态,我们将此称做“共模”和“差模”。设备的电源线、电话等的通信线、与其它设备或外围设备相互交换的通讯线路,至少有两根导线,这两根导线作为往返线路输送电力或信号。但在这两根导线之外通常还有第三导体,这就是“地线”。干扰电压和电流分为两种：一种是两根导线分别做为往返线路传输;另一种是两根导线做去路,地线做返回路传输。前者叫“差模”,后者叫“共模”。

如图7所示,电源、信号源及其负载通过两根导线连接。流过一边导线的电流与另一边导线的电流幅度相同,方向相反。但是干扰源并不一定连接在两根导线之间。由于噪声源有各种形态,所以也有在两根导线与地线之间的电压。其结果是流过两根导线的干扰电流幅度不同。

图7 差模干扰

请看图8,在加在两线之间的干扰电压的驱动下,两根导线上有幅度相同但方向相反的电流(差模电流)。但如果同时在两根导线与地线之间加上干扰电压,两根线就会流过幅度和方向都相同的电流,这些电流(共模)合在一起经地线流向相反方向。我们来考察流过两根导线的电流。一根导线上的差模干扰电流与共模干扰同向,因此相加;另一根导线上的差模噪声与共模噪声反向,因此相减。因此,流经两根导线的电流具有不同的幅度。