### EMI电路分析：深入解析共模与差模分析
#### EMI电路分析概览
电磁干扰（EMI）在电子设备设计中是一项关键考量，它不仅影响设备自身的性能，还可能对周围环境中的其他电子系统造成干扰。EMI电路分析主要分为共模（Common Mode，简称CM）和差模（Differential Mode，简称DM）两种模式的分析，旨在评估和控制EMI对设备的影响。
#### 共模分析
共模分析关注的是在电路中两个导体上同时出现且相位相同的干扰信号。这种类型的干扰通常由外部电磁场或不平衡电路引起。
**1. 共模电感（CM Inductor）**
共模电感是通过将两组线圈以特定的方式绕在一个铁心上来实现的，铁心材料通常具有高μ值，这意味着较高的电感值，范围从几毫亨到数十毫亨。共模电感的设计使得差模电流相互抵消，因此不会导致铁心饱和。对于共模电流，它所产生的磁通会加倍，从而具有显著的电感效果。然而，由于存在漏电感，绕组对差模电流产生的磁通无法完全抵消，这实际上对差模噪声有一定的衰减作用。
**2. CM的等效电路**
在进行共模等效电路分析时，首先去除所有差模电容，并将电路对称折叠，此时的等效CM电感量等于未折叠电路的电感量，而DM电感量则呈现并联关系，其等效电感量为原来的一半。此外，Y电容的等效电容并联成未折叠电路的两倍，LISN提供的两个50Ω负载并联成25Ω的等效电阻。
**3. CM部分的衰减度**
共模噪声在开关电源中可以等效为一个电流源。根据二阶LC滤波器模型，其衰减度以40dB/dec的斜率增加，转折频率由共模电感和电容决定。增大LBCM和CBCM可以降低转折频率，提高衰减效果，但必须考虑成本和漏电流的因素。
#### 差模分析
差模分析聚焦于电路中两个导体上的干扰信号差异，这种差异可能是由于电路内部的非对称性或外部噪声造成的。
**1. DM的等效电路**
在差模等效电路分析中，首先去除所有接地连接，简化串联的Y电容。然后去除共模电感，将差模电感放置在电路的一侧，使其变为原来的两倍。这种简化有助于更清晰地理解差模信号路径。
**2. DM部分的衰减度**
差模噪声在开关电源中的模型较为复杂，涉及开关频率、内阻等因素。当整流桥导通时，除了包含整流桥截止时的情况外，还包括输入电压高于电容器两端电压的瞬态过程，此时输入线路会出现脉冲尖峰电流，可以视为多个高频谐波电流的组合。因此，在高频情况下，模型中加入电压源和小内阻作为噪声源。值得注意的是，CM模型仅使用电流源作为噪声源，因为共模分析主要关注线对线的电流变化关系。
通过以上分析，我们可以看出，无论是共模还是差模分析，都旨在通过理解和优化电路结构来最大限度地减少EMI的影响。选择合适的电感、电容和其他组件，以及合理设计电路布局，都是控制EMI的关键策略。此外，考虑到成本、尺寸和性能的平衡，设计者在实际应用中需综合考量各种因素，以达到最佳的EMI抑制效果。
