EMC核心痛点：差模与共模辐射

在现代电子设备中电磁辐射是产品设计必须面对的挑战。要理解设备为何会对外产生干扰我们就不得不提到两种最基本的辐射机理差模辐射和共模辐射。它们就像一对性格迥异的兄弟虽然都源于电路中的电流但产生原因和表现形式却大相径庭。差模辐射有来有回的“工作电流”差模辐射源于电路中的差模电流。可以把它理解为“工作电流”——信号从源端流出沿导线到达负载再沿回线返回形成一个完整的回路。任何电路正常工作都依赖这种电流。这个电流环路天然构成了一个磁偶极子天线。当环路中有高频电流流过时就会向外辐射电磁波。它的特点是1、辐射源明确就是一个电流环路比如PCB上的信号线和地平面构成的回路。2、强度可控辐射强度与环路面积、电流大小和频率的平方成正比。因此在PCB设计时紧贴地层走线、减小信号环路面积是最有效的抑制方法。3、可预测性好只要知道信号频率、电流和环路面积就能用公式大致计算出辐射强度这使得在设计阶段就能较好地分析和控制它。共模辐射意料之外的“寄生电流”共模辐射比差模辐射更隐蔽、更棘手。它源于共模电流——一种在两根导线上方向相同的“寄生电流”。它通常不会在电路图上出现而是由寄生电容、接地不良、线缆不对称等因素意外产生。最终这些电流会以大面积的金属结构比如线缆、机壳作为天线向外辐射。共模辐射可以看作一个电偶极子或单极子天线的模型。它有几个棘手的特点1、来源复杂一个微小的寄生电容耦合、地平面上的电压降都可能产生显著的共模电流。2、效率极高即使只有几微安的共模电流产生的辐射也可能超过几十毫安的差模电流造成的辐射并且传输距离更远。3、难以预测由于线缆的布置、走向和周边环境非常复杂精确量化计算共模辐射十分困难是产品电磁兼容设计的最大变数。两者的核心区别与工程启示一个经典的工程比喻是如果把去耦电容看作水源那么差模电流是从水泵到水龙头再从水管流回水泵的水流可控、可预测。而共模电流则像是水管上一个针眼大的漏洞喷出的水雾。它不按预定路径流动量虽小但影响范围广而且还很难立刻找到漏点。在解决电磁干扰问题时工程师通常先抑制差模辐射再重点排查共模辐射因为后者通常是导致产品无法通过EMC认证的“罪魁祸首”。解决共模辐射的核心思路是切断共模电流路径或为它提供一条低阻抗的“短路”通道。【免责声明】本文章来自互联网。版权归原作者所有仅供学习参考之用禁止用于商业用途。如无意中侵犯了哪个媒体、公司、企业或个人等的知识产权请联系删除本公众平台将不承担任何责任。