EMC理论基础知识——电磁干扰的模式

在深入理解电磁兼容性（EMC）的基础知识时，首先要明确电磁干扰（EMI）的两种主要模式：共模干扰和差模干扰。这两种干扰在电缆中的流动方式不同，因此，为了有效进行滤波设计，首先必须识别出面临的具体干扰类型。 共模干扰发生时，电缆中的两根或多根导线上的干扰电流幅度相同，方向也相同。简单来说，共模电流在传输介质中流向相同方向。共模干扰电流沿着电缆的每一根导线流向共通路径，比如电缆与大地之间，形成回路。在设计滤波器时，需要特别注意共模干扰的特点，通常会使用专门针对共模电流设计的滤波电路。 差模干扰则与共模干扰恰恰相反，它表现为两导线上的干扰电流振幅相等，但方向相反。在信号线与信号地线之间会形成差模干扰电流，它们在电缆中是成对出现的。在设计差模干扰的滤波器时，需要着重考虑如何抑制这种电流模式。 了解了共模与差模干扰的基本概念后，我们可以更深入地探讨电磁干扰如何影响电子设备。PCB（印制电路板）是电子设备中常用的部件，上面有很多信号环路，既有差模电流环也有共模电流环。在分析PCB的辐射强度时，这些信号环路可以等效为环天线。依据环天线理论，辐射强度可以按照特定的数学公式计算，通常涉及到环路的面积、电流大小和频率等因素。 与PCB辐射不同，线缆辐射的分析更为重要，因为在实际应用中，线缆往往是电磁干扰传播的主要途径。线缆辐射的计算可以将线缆等效为单极天线，其辐射强度同样可以通过特定公式得到。值得注意的是，线缆的辐射效率通常远大于PCB的辐射效率，这是因为在电缆设计时，为了传输信号，其物理结构更容易形成高效的天线。 因此，在进行电磁干扰的防护和控制时，要特别注意线缆的布局、屏蔽以及接地点的配置，这些都是降低线缆辐射干扰，提高设备电磁兼容性的重要手段。另外，滤波器的设计应充分考虑实际的干扰模式，合理地选择滤波元件和电路结构，以实现最优的滤波效果。通常，共模干扰的抑制会使用共模扼流圈，而差模干扰则需使用差模扼流圈或其他差模滤波电路。 在进行EMC设计时，除了理论知识外，实际应用中的调试与测试同样重要。工程师需利用专业设备，如频谱分析仪和场强仪，对设备的辐射和传导干扰进行实际测量，并与电磁兼容标准进行对比。一旦发现有超出限制的情况，就要回溯到理论和设计阶段，检查并修改设计中的不足之处。通过这一系列过程，确保产品满足市场和法规要求的电磁兼容性。