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關于開關電源中差模與共模兩種噪聲介紹

來源:東莞市成良智能科技   發(fā)布時間:2019-08-28   點擊量:1593

對于開關電源等電子設備在傳導過程中是具有傳導噪聲的,根據傳導方式可分為“差模(常模)噪聲”和“共模噪聲”兩種。本文將對開關電源等中的這兩種噪聲進行介紹。

開關電源中的噪聲源或干擾源一般有兩種,根據其耦合進主信號的方式,分為共模噪聲和差模噪聲兩種。
差模噪聲產生在電源線之間,是噪聲源對于電源線串聯進入,噪聲電流與開關電源電流方向相同。由于往返方向相反而被稱為“差模(Differential mode)”。

共模噪聲是經雜散電容等泄漏的噪聲電流經由大地返回電源線線的噪聲。因電源的(+)端和(-)端流過的噪聲電流方向相同而被稱為“共模(Common mode)”。在開關電源線間不產生噪聲電壓。

如前所述,這些開關電源的噪聲即為傳導噪聲。不過,由于電源線中流動著噪聲電流,因此會發(fā)出噪聲。
由差模噪聲引起的輻射的電場強度Ed可通過左下方的公式來表示。Id為差模中的噪聲電流,r為到觀測點的距離,f為噪聲頻率。差模噪聲會產生噪聲電流環(huán),因此環(huán)路面積S是非常重要的因素。

由共模噪聲引起的輻射的電場強度Ec可通過右下方的公式來表示。
為了更好地認識每種噪聲引發(fā)的輻射特點,接下來代入實際數值來計算一下電場強度*1。條件完全相同。電場強度的觀測點用藍色圓點來表示。

這個計算結果中非常重要的一點是:噪聲電流值相同的情況下,共模噪聲輻射要大得多。不管怎樣,這些傳導噪聲和輻射噪聲即EMI如果超出了容許范圍,就需要采取降噪對策。特別需要記住的是,在考慮輻射噪聲對策時,針對共模噪聲的對策是非常重要的。

對于開關電源來說最麻煩的噪聲是差模噪聲,這種噪聲是在激勵與系統(tǒng)GND之間耦合的。該噪聲之所以會耦合到信號中,是因為系統(tǒng)GND與充當天線的信號電纜之間存在電流環(huán)路。在部分應用中(如化學分析),出于安全考慮,傳感器有時置于獨立于控制器的腔室中。這種設置會導致數十或數百米的電流環(huán)路,結果,任何磁通量都可能在信號中導致電流噪聲,從而使數據遭到破壞。為了減少差模噪聲的影響,建立使用鐵氧體材料來過濾高頻輻射信號,在控制器與傳感器之間采用星型連接,同時還要使用屏蔽電纜。

希望通過本文使您能夠對開關電源之噪聲的種類和性質有初步了解。關鍵要點:電磁干擾EMI大致可分為“傳導噪聲”和“輻射噪聲”兩種。傳導噪聲可分為差模(常模)噪聲和共模噪聲兩類。關于輻射噪聲,差模噪聲的線纜環(huán)路面積、共模噪聲的線長是非常重要的因素。注意;即使條件相同,共模噪聲帶來的輻射遠遠大于差模噪聲。


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