一 什么是共模與差模?
電器設備的電源線,電話等的通信線,與其它設備或外圍設備相互交換的通訊線路,至少有兩根導線,這兩根導線作為往返線路輸送電力或信號,在這兩根導線之外通常還有第三導體,這就是"地線"。電壓和電流的變化通過導線傳輸時有兩種形態,一種是兩根導線分別作為往返線路傳輸,我們稱之為"差模";另一種是兩根導線做去路,地線做返回傳輸,我們稱之為"共模"。
如上圖,藍色信號是在兩根導線內部作往返傳輸的,我們稱之為"差模";而黃信號是在信號與地線之間傳輸的,我們稱之為"共模"。
二 共模干擾與差模干擾
任何兩根電源線或通信線上所存在的干擾,均可用共模干擾和差模干擾來表示:共模干擾在導線與地(機殼)之間傳輸,屬于非對稱性干擾,它定義為任何載流導體與參考地之間的不希望有的電位差;差模干擾在兩導線之間傳輸,屬于對稱性干擾,它定義為任何兩個載流導體之間不希望有的電位差。在一般情況下,共模干擾幅度大、頻率高,還可以通過導線產生輻射,所造成的干擾較大。差模干擾幅度小、頻率低、所造成的干擾較小。
共模干擾信號
共模干擾的電流大小不一定相等,但是方向(相位)相同的。電氣設備對外的干擾多以共模干擾為主,外來的干擾也多以共模干擾為主,共模干擾本身一般不會對設備產生危害,但是如果共模干擾轉變為差模干擾,干擾就嚴重了,因為有用信號都是差模信號。
差模干擾信號
差模干擾的電流大小相等,方向(相位)相反。由于走線的分布電容、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,差模電流會轉換成共模電流。
三 共模干擾產生原因
1. 電網串入共模干擾電壓。
2. 輻射干擾(如雷電,設備電弧,附近電臺,大功率輻射源)在信號線上感應出共模干擾,原因是交變的磁場產生交變 的電流,地線-零線回路面積與地線-火線回路面積不相同,兩個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干擾。
4.設備內部的線路對電源線造成的共模干擾。
共模干擾電流
共模干擾一般是以共模干擾電流存在的形式出現的,一般情況下共模干擾電流產生的原因有3個方面:
1. 外界電磁場在電路走線中的所有導線上感應出來電壓(這個電壓相對于大地是等幅和同相的),由這個電壓產生的電流。
2. 由于電路走線兩端的器件所接的地電位不同,在這個地電位差的驅動下產生的電流。
3. 器件上的電路走線與大地之間有電位差,這樣電路走線上會產生共模干擾電流。