細說『共模幹擾』和『差模幹擾』

一、共模信號和差模信號

通常電源線有三根線，火線L，零線N和地線PE。

電壓和電（diàn）流的變化通過導線（xiàn）傳輸時有兩種形態, 一種是兩根導線分別做為往返線路傳輸（shū）, 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（gòng）模（mó）"。

如（rú）上（shàng）圖, 藍色信號（hào）是在兩根（gēn）導線內部作往返（fǎn）傳輸的，我（wǒ）們稱之為"差模（mó）"；黃色信號是在信（xìn）號與地（dì）線之間傳輸的，我們稱之為"共模"。

二、共模幹擾與差模幹擾

任何兩根電源線（xiàn）上所存在的幹擾（rǎo），均（jun1）可用共模幹擾和差模幹擾來表示。

共模幹擾在導線（xiàn）與地（機殼）之間傳輸，屬於非對稱性幹擾，它定義為（wéi）任何載流導體與參考地之間的不希望有的電位差；

差模幹擾在兩導線之間傳輸，屬於對稱性幹擾,它定義為任何兩個載流導體之間的不（bú）希望有的電位差。

在一般情況（kuàng）下，共模幹擾幅度大、頻率高，還可以通過導（dǎo）線產（chǎn）生（shēng）輻（fú）射，所造成的幹擾較大。差模幹（gàn）擾幅度小（xiǎo）、頻率低、所造成的幹擾較小。

2.1共模幹擾信號   

共模幹擾的電流大小不一定相等，但是方（fāng）向（相位）相同的。電氣設備對外的幹擾多以共模幹擾為主，外來的幹擾也多以共模幹擾為主，共（gòng）模幹擾本身一般不會對設備產生危（wēi）害，但是如果（guǒ）共模幹擾轉變為差模幹（gàn）擾，幹擾就（jiù）嚴（yán）重了，因（yīn）為有用信號都是（shì）差（chà）模信號。

2.2差模幹擾信號

差模幹擾的電流大小相等，方向（相（xiàng）位）相反。由於走線的分布電容、電感、信（xìn）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（huàn）成共模電流。

2.3共模幹擾產生原因

1. 電網串入共模幹（gàn）擾電壓。

2. 輻射幹擾（如雷電，設備電弧，附近電台，大功率輻射源）在信號線上感（gǎn）應（yīng）出（chū）共模幹擾，原因是（shì）交變的（de）磁場（chǎng）產生交（jiāo）變的電流，地線－零線回路麵積與地線－火線回路（lù）麵積不相（xiàng）同，兩個回路阻抗不（bú）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幹擾。

4.設備內部的線路對電源（yuán）線造成的共模幹擾。

2.4共模幹擾電流

共模幹擾一般是（shì）以（yǐ）共模幹擾電流存在的形式出（chū）現的，一般情況下共模（mó）幹擾電流（liú）產生的原因有三個方麵：

1. 外界電磁（cí）場在電（diàn）路走線中的所有導線上感應出來電壓（這個電壓（yā）相對於（yú）大地是等幅和同相的），由這個電壓產生的電流。

2. 由於電路走線兩端（duān）的器件所（suǒ）接的（de）地電（diàn）位不（bú）同，在這個地電位（wèi）差的驅動（dòng）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（huì）產生共模幹擾電流。

2.5注意事項（xiàng）

1.器件（jiàn）如果在其電路走線上（shàng）產（chǎn）生共模（mó）幹擾電流（liú），則電路走線會產生（shēng）強烈的電磁輻射，對電子、電氣產品元器件產生電磁幹擾，影響產品（pǐn）的性能指標；

2.當電路不平衡時，共模幹擾電流會（huì）轉變為差（chà）模幹擾電流，差模（mó）幹擾電流對電路直接產生（shēng）幹擾影（yǐng）響。對於電子、電氣產品電路中的信號線及其回路而言：差模幹擾電流流過電路中的（de）導（dǎo）線環路時，將引起差模幹擾輻射，這種環路相（xiàng）當於小環天線，能（néng）向空間輻射磁場，或接收磁場。

3. 共模幹擾主要集中在1MHz以上。這是由於共模（mó）幹擾是通（tōng）過空間感應到電纜上的，這種（zhǒng）感應（yīng）隻（zhī）有在較高（gāo）頻率（lǜ）時才容易（yì）發生（shēng）。但有一種例外，當電纜從很（hěn）強的磁場輻射源（yuán）(例如，開（kāi）關電源)旁邊通過時（shí），也會感應到（dào）頻率較低的共模幹擾。

三、如何抑製共模幹擾

共模幹（gàn）擾作為EMC幹擾中常見且危害較大的幹擾，我們抑製它最直接的方法（fǎ）就是濾波。

在電路中串入（rù）共模電感，當有共模幹擾（rǎo）電流流經線圈時，由於共（gòng）模幹擾電流的同向性，會在線圈內產生同向的磁場而增大線圈的感抗，使線圈表現為高阻抗，產生較強的阻尼效果，以此衰減共模幹擾電流，達到濾波的目的；

當電路中的正常差模電流（liú）流經共（gòng）模電感時，電流在同相繞製的共模電感線圈中產生反向的磁場（chǎng）而相互抵消，因而對正常的差模電流基本（běn）沒有衰減作用。

案例  USB 信號上（shàng）的共模幹擾抑製方法（fǎ）

USB 端口的濾波處理－使用共模電感

USB 傳輸線上的信號是差分信號而幹擾源是共模幹擾信號（hào），在傳輸線上串上（shàng）共模電感能較好的抑製共（gòng）模幹擾，而對有（yǒu）用的差分信號沒有任何衰減。

USB 高速運行會在DM/DP信號線上產生很強的共模幹擾

電路（lù）中加入濾波器－共模電感（gǎn）後共模幹擾信號（hào）得到有效抑製

如果共模幹擾源是在電源回路，可（kě）使（shǐ）用共模電容來抑（yì）製幹擾信號。

在電路中引入共模電容，則共模電容提（tí）供最短的路徑（jìng）使共模幹擾信號被旁路，從而抑（yì）製共模幹擾的產生。

如果電源回（huí）路同時還（hái）存在差模幹擾，使用差模電容來抑製幹（gàn）擾。

在電路中（zhōng）引入差（chà）模電容，則（zé）差模電容提（tí）供最短的路徑（jìng）使差模幹擾信號被旁路，從（cóng）而抑製差模幹擾的產（chǎn）生。

共（gòng）模幹擾作為EMC幹（gàn）擾中常見（jiàn）且危害很大的幹擾,抑製它的方法除了濾波外，還可以通過對信號線路進行屏（píng）蔽，在PCB 板上大麵積（jī）鋪地降低地線阻抗來減少共模信號強度等方法（fǎ）。