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做為往返（fǎn）線路傳輸, 我（wǒ）們稱之為"差模"；另一種（zhǒng）是兩（liǎng）根導線做去路,地線做返回傳輸, 我（wǒ）們稱之為"共模"。

如上圖, 藍色信號是在兩根導（dǎo）線內部作往返傳輸的，我們稱之為"差模"；黃色信號是在信（xìn）號與地線之間傳（chuán）輸的，我們（men）稱之為"共模"。

二、共模幹（gàn）擾（rǎo）與差模幹擾

任何兩根電源線上所存在的幹擾，均可用共（gòng）模幹擾和差模幹擾來表示。

共模幹擾在導線與地（機殼）之（zhī）間傳輸，屬於非對稱性幹擾，它定義為任何載流導體（tǐ）與參考地之（zhī）間的（de）不希（xī）望有的電位差；

差模幹（gàn）擾在兩導（dǎo）線（xiàn）之間傳輸，屬於對稱性幹（gàn）擾,它定義為（wéi）任何（hé）兩個載流導（dǎo）體之間的不希望有的（de）電位差。

在（zài）一般情況（kuàng）下，共模（mó）幹擾幅度（dù）大（dà）、頻率高，還可以通過（guò）導線產生輻射，所造成的幹擾（rǎo）較（jiào）大。差模（mó）幹（gàn）擾幅度小（xiǎo）、頻率低、所造成的幹（gàn）擾較小。

2.1共模（mó）幹擾信號   

共模幹擾的電流大小不一定相等，但是方向（相位）相同（tóng）的（de）。電氣設備對（duì）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，共模幹擾本身一般（bān）不會對設備產生危害，但是如果（guǒ）共模幹擾轉變為差模幹（gàn）擾，幹擾就嚴（yán）重了，因為有用信號都是差模信號。

2.2差模幹（gàn）擾信號

差模（mó）幹擾的電流大小相等，方向（相位（wèi））相反。由於走（zǒu）線的分布（bù）電容、電感、信號走線阻抗不連續（xù），以及信號回流路徑流過了意料之外的通路等，差模電流（liú）會轉換成共模電流。

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（rú）雷電，設備電弧，附近電台，大（dà）功率輻射源）在信號線上（shàng）感應（yīng）出共模幹擾，原因是交變的磁場產生交變的（de）電流，地線－零線（xiàn）回路麵積與地線（xiàn）－火線回（huí）路麵積不相同，兩個回路阻抗不同等（děng）原因造成電流大小不同。

3.接地電壓（yā）不一樣（yàng），簡單的說就電位差而造就（jiù）了共模幹擾（rǎo）。

4.設備內部的線路對電源線造成的共模幹（gàn）擾。

2.4共模幹擾電流（liú）

共模幹擾一般是以共模（mó）幹擾電流存在的（de）形式出現的，一（yī）般情況下共模幹擾電流產生的原因有三（sān）個方（fāng）麵：

1. 外界電磁場在電路走線中的所有（yǒu）導（dǎo）線上感應（yīng）出來電壓（這個電壓相對於大地（dì）是等幅和（hé）同相的），由這個電（diàn）壓產生的電流（liú）。

2. 由於電路走線兩端的器件所接的地電位不同，在這個地電位差（chà）的驅動下產生的電流。

3. 器件上的電（diàn）路走線與大地之間（jiān）有電位差，這樣電路（lù）走線（xiàn）上會產生共模幹擾電流。

2.5注意事項（xiàng）

1.器件如果（guǒ）在其（qí）電路（lù）走線（xiàn）上產生共模幹擾電流，則電路走線會產生強烈（liè）的電磁輻射，對電子、電氣產品元器件產生電磁幹擾（rǎo），影響產（chǎn）品的性能指標；

2.當電路不平衡時，共模幹擾電流會轉變為差模幹擾電流，差模幹擾電流對電（diàn）路直接產生幹擾影響。對於電子、電（diàn）氣產品電路中的信號線及其回路而言：差模幹擾電流（liú）流過電路（lù）中的導線環路時，將引起差模（mó）幹擾輻射，這種環路相當於小環天線，能向（xiàng）空間輻射磁場，或接收（shōu）磁場。

3. 共模幹擾（rǎo）主要集中在1MHz以（yǐ）上。這是由於共模幹擾（rǎo）是（shì）通過空間感應到電纜上的，這種感應隻有（yǒu）在較（jiào）高頻（pín）率時才容易發生。但有一種例（lì）外，當（dāng）電纜從很強（qiáng）的磁場輻射源(例如，開關電源)旁邊通過時，也會感應到頻率較低的共模幹擾。

三、如何抑製共模幹擾（rǎo）

共模幹擾作（zuò）為EMC幹擾中常見且（qiě）危害較大的幹擾，我們抑製它最直接的方法就（jiù）是濾波。

在電路中串入共模電感，當（dāng）有共模幹擾電流流經線圈時，由於共模幹擾電流的同向性，會在線圈（quān）內產生同向的磁場（chǎng）而增大線圈的感（gǎn）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（diàn）路中（zhōng）的正（zhèng）常差（chà）模電（diàn）流流經共模電感時，電流（liú）在同（tóng）相（xiàng）繞製的共模電（diàn）感線圈中產生反向的磁場而相互抵消，因而對（duì）正常的差模電流基本沒有衰減作用。

案例  USB 信號（hào）上（shàng）的共（gòng）模幹擾抑製方法

USB 端口的濾（lǜ）波處（chù）理－使用共模電感

USB 傳輸線上的信號是差分信號（hào）而幹擾源是共模（mó）幹擾信號，在傳輸線上串上共模電感能較好的（de）抑製共模幹擾（rǎo），而對有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（de）共模幹擾

電路中（zhōng）加入濾波（bō）器－共模電（diàn）感（gǎn）後共模幹擾信號得到（dào）有效抑製

如果共模幹擾源是在電（diàn）源回路，可使用共模電容來抑製幹擾信號。

在電路中引入共模電容，則共模電容（róng）提供最短（duǎn）的路徑使共模幹擾信號被旁路（lù），從而抑製共（gòng）模幹擾的產生。

如果電源回（huí）路同時還存（cún）在差模幹擾（rǎo），使（shǐ）用差模電容來（lái）抑製（zhì）幹擾。

在電路中引入差模電（diàn）容，則（zé）差模電容提供最短的路徑（jìng）使差模幹擾信號被（bèi）旁路，從而抑製差模幹擾的（de）產生。

共模幹擾作為EMC幹擾中常見且危害很大的幹擾,抑製它的方法（fǎ）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（miàn）積鋪地降（jiàng）低（dī）地線阻抗來減少共模信號強度等方法。