顺利通过EMC试验（十一）文字版

预习思考题

你认为共模电压和共模电流是怎样形成的？

关于差模、共模的定义很多，本课程给出的定义：

差模电流：

在设计意图中的电路路径上流动的电流。驱动这个电流的电压就是差模电压。

共模电流：

在设计意图之外的路径上流动的电流。驱动这个电流的电压就是共模电压。 

关于差模电流的定义非常清楚，这就是在电源线与电源回线之间流动的电流，或者在信号线与信号回线之间流动的电流，叫做差模电流。

但是关于共模电流的定义，一般是这样说的，在电源线和回线上大小相同，方向相同的电流叫共模电流。或者，在信号线与信号回线上大小限同，方向相同的电流叫共模电流。

但是，我们在做EMC试验时，有时在单根的电源线与“地”之间注入骚扰，这也叫共模注入。这就引起了误解。

所以，我们这里首先定义差模电流，然后，除了差模电流以外电流，都叫共模电流。

由于电流必须有电压才能够形成，所以我们把导致差模电流的电压叫做差模电压，把导致共模电流的电压叫做共模电压。

我们进一步说明一下定义的概念。

图中是一个简单的电路，包括一个闭合的回路，有一个差模信号源，一个负载。差模信号源作用下，回路中产生了差模电流。如果信号源是直流的，一切情况都是我们所熟悉的，全部电流局限在设计好的电路回路中。

但是，如果信号源是交流信号，就会出现意外的情况。

由于回路导体与周围的导体之间存在杂散电容，这些杂散电容为交流信号提供了一个通路，因此会有一部分电流从差模回路中逃逸出来，从空间杂散电容返回信号源。

这就是共模电流。

这里存在两个电流回路，差模电流回路和共模电流回路。具体多少电流从共模回路返回，取决于两个回路的阻抗之差。如果差模阻抗为0，共模阻抗为无限大，就不会有共模电流。这显示是不可能的。

差模回路旁边的这个金属物体，通常被叫做“地”，这个“地”构成了共模电流路径的一部分。

电子系统中很多干扰故障是由共模电流导致的，由于共模电流都要经过“地”，因此，共模电流导致的电磁干扰现象经常与设备的“接地”状态有关。

例如，某系统中，两个模块的金属外壳只要同时接触到金属台架，就出现干扰问题。只要将一个绝缘安装，就不会有问题。这是因为旁边一条电缆上有很大的共模电流。

我们通过一个实验观察以下共模电流的存在与影响共模电流的因素，加深对前面定义的理解。

图中所画的是，一个简单电路，旁边有一个金属物体（粗横线），这个金属物体叫做“地”。

电路与“地”之间可以在信号源一端通过一点连接，也可以在信号源端和负载端同时接地。

图中用两个电流探头来监测电流。

探头P1监测信号线上的电流，探头P2同时监测电源线和回线（也叫信号地线）上的电流。

需要注意的是，P2探头所输出的检测结果实际上是（I1 -I2），也就是信号线与信号地线的电流之差。按照前面的定义，这就是共模电流。

监测的结果如右图所示。

上面的是单点接地的情况，下面的两点接地的情况。

波形图中的，最下面的红色波形，代表了共模电流。

可以看出，单点接地时，共模电流较小，并且仅在脉冲电压的上升沿和下降沿处有共模电流。两点接地时，共模电流较大，并且波形与电压波形一致，为脉冲电流。

因此， 共模电流确实存在，并且与接地关系密切。

大家如果牢牢记住这里给出的几点事项，会在处理电磁兼容问题时，有更清晰的思路。

前三条要体现的核心思想是：

电路的工作仅需要差模电压和差模电流，任何共模电压和共模电流都是电路所不需要的。但是，共模电压和共模电流却是导致电磁干扰问题的原因。所以，在设计电路系统时，要想尽一切办法来消除共模电压和共模电流。后面，我们教会大家一些方法来实现这个目的。

后两条要体现的核心思想时：

理想情况下，我们在设计电路时，仅设计了差模电压，不会专门设计共模电压，但是差模电压会转换成共模电压，导致骚扰发射的问题。

另外，虽然现实中的骚扰大多表现为在电缆上产生共模电压，理论上讲，这种共模电压对电路是没有影响的，电路是靠差模电压工作的。但是，这些共模电压会转变成差模电压，影响电路的正常工作。

我们设计电路的一个核心就是避免差模电压/电流转变成共模电压/电流，另外避免共模电压/电流转成差模电压。