共模辐射电磁干扰噪声抑制


      共模辐射是由于接地电路中存在电压降(如下图),某些部位具有高电位的共模电压,当外接电缆与这些部位连接时,就会在共模电压激励下产生共模电流,成为辐射电场的天线。这多数是由于接地系统中存在电压降所造成的。共模辐射通常决定了产品的辐射性能。
 
共模辐射电磁干扰噪声抑制
 
共模辐射主要从电缆上辐射,可用对地电压激励的、长度小于1/4波长的短单极天线来模拟,理想天线上的电流是均匀的,实际天线顶端电流趋于0。实际电缆由于另一端接有一台设备,相当于一个容性负载的天线,即天线的端点接有一块金属板,这时天线上流过均匀电流。设天线指向为最大场强,则得到最大场强计算公式为:
 
 
式中,f是信号频率,ICM是电路中的共模电流,L为辐射电路导线长度,r为测试距离。从式中可以看到,共模辐射与电缆的长度L、共模电流的频率f和共模电流强度ICM成正比,与测试距离r成反比。共模辐射模型等效电路如下图所示, 其中,uCM为共模辐射电压,ICM为共模辐射电流,ZCM为线路等效阻抗。
 
 
2、减小共模辐射的方法
 
共模辐射与共模电流的频率f、共模电流ICM及天线(电缆)长度L成正比。因此,减小共模辐射应分别降低频率f,减小电流ICM,较小长度L,而限制共模流是减小共模辐射的基本方法。为此,需要做到以下几点。
 
(1)尽量减小激励此天线的源电压,即地电位;
 
如下图措施中采用接地平面就能有效地减小接地系统中的地电位。
 
 
(2)提供与电缆串联的髙共模阻抗,即增加共模扼流圈;
 
将两根导线同方向绕制在铁氧体磁环上就构成了共模扼流圈,直流和低频时差模电流可以通过,但对于高频共模电流则呈现很大阻抗,由共模辐射模型等效电路可知,ZCm增大导致共模辐射电流ICM减小,从而共模辐射场强被抑制。
 
 
(3)将共模电流旁路到地;
 
为了将共模电流旁路到地,可以在靠近连接器处,把印刷电路板的接地平面分割出一块,作为“无噪声”的输入/输出地,为了避免输入/输出地受到污染,只允许输入/输出线的去耦电容和外部电缆的屏蔽层与“无噪声”地相连,去耦环路的电感应尽可能小。这样,输入/输出线所携带的印刷电路板的共模电流就被去耦电容旁路到地,外部干扰在还未到达元器件区域时也被去耦电容旁路到地,从而保护了内部元器件的正常工作。
 
 
(4)减小电缆的长度;
 
(5)电缆屏蔽层与屏蔽壳体作360°端接;
 

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