Nhiễu chế độ chung so với nhiễu chế độ vi sai

Trong quá trình gỡ lỗi các vấn đề EMC, các kỹ sư luôn có thói quen chia nhiễu thành nhiễu chế độ vi sai và nhiễu chế độ chung. Tuy nhiên, rất khó để tách biệt hoàn toàn nhiễu chế độ vi sai và nhiễu chế độ chung trong mạch thực tế, vì nhiễu chế độ vi sai và nhiễu chế độ chung sẽ được chuyển đổi thành nhau. Để phân biệt nguyên nhân gây nhiễu chế độ vi sai và nhiễu chế độ chung, chủ yếu là để tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân tích, gỡ lỗi và biện pháp đối phó với các vấn đề tương thích điện từ.

1. Chế độ vi sai và chế độ chung:

Khi sự thay đổi của điện áp và dòng điện được truyền qua dây, có hai dạng, một là hai dây được sử dụng làm đường truyền tín hiệu và đường trở lại tương ứng, mà chúng tôi gọi là "chế độ vi sai"; Thứ hai là hai dây thực hiện đường truyền tín hiệu cùng một lúc và đường dẫn dòng chảy lại được trả lại thông qua mặt phẳng tham chiếu (mặt đất và mặt phẳng nguồn), mà chúng tôi gọi là "chế độ chung". Nếu dòng điện chạy qua một cặp dây có độ lớn và theo hướng ngược nhau bằng nhau, nó được gọi là dòng điện chế độ vi sai. Khi dòng điện chế độ vi sai chạy qua một vòng dây trong mạch, nó sẽ gây ra bức xạ chế độ vi sai.

Như trong hình trên, tín hiệu màu xanh lam được truyền qua lại giữa hai dây, mà chúng tôi gọi là "chế độ vi sai"; Mặt khác, tín hiệu màu vàng được truyền giữa tín hiệu và mặt đất tham chiếu, mà chúng tôi gọi là "chế độ chung".

• 
  

  2. Nhiễu chế độ vi sai và nhiễu chế độ chung:

  
  

  Nhiễu trên hai đường dây điện hoặc đường tín hiệu bất kỳ có thể được biểu thị dưới dạng nhiễu chế độ vi sai và nhiễu chế độ chung: nhiễu chế độ vi sai được truyền giữa hai dây và là nhiễu đối xứng. Giao thoa chế độ chung là khi hai đường trở lại nguồn thông qua một mặt phẳng tham chiếu chung, đó là nhiễu bất đối xứng.

  
  

  Các dòng điện của nhiễu chế độ vi sai có độ lớn bằng nhau và ngược lại về hướng (pha). Dòng điện chế độ vi sai được chuyển đổi thành dòng điện chế độ chung do sự gián đoạn trong điện dung phân tán, điện cảm ký sinh, trở kháng dấu vết và đường dẫn trở về tín hiệu chạy qua các đường dẫn không được thiết kế.   

  
  

  Độ lớn của dòng điện giao thoa chế độ chung không nhất thiết phải bằng nhau và hướng (pha) là như nhau. Nhiễu bên ngoài của thiết bị điện chủ yếu dựa trên nhiễu chế độ chung và nhiễu bên ngoài chủ yếu dựa trên nhiễu chế độ chung (chẳng hạn như sét lan truyền và kiểm tra EFT), và nhiễu chế độ chung thường không ảnh hưởng đến thiết bị, nhưng sau khi nhiễu chế độ chung được chuyển thành nhiễu chế độ vi sai, nó sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến thiết bị.

  
  

  3. Nguyên nhân gây nhiễu chế độ chung:

  
  

  Dòng điện được tạo ra bởi chênh lệch tham chiếu nối đất được điều khiển bởi hiệu điện thế giữa các thiết bị ở cả hai đầu của định tuyến mạch do các điện thế tham chiếu nối đất khác nhau.

  
  

  Hiệu điện thế giữa điện thế của mặt đất tham chiếu mạch và đất, và dòng điện được tạo ra bởi hiệu điện thế giữa hai loại.

  
  

  Điện áp gây ra bởi trường điện từ bên ngoài trên hệ thống dây tín hiệu của tất cả các mạch. (Điện áp này tương đối đồng pha với đất), và dòng điện được tạo ra bởi điện áp này.

  
  

  Điện áp nhiễu chế độ chung được kết nối nối tiếp với lưới điện.

  
  

  Chênh lệch tiềm năng giữa các thiết bị khác nhau, các mạch khác nhau và hiệu điện thế so với đất.

  
  

  Sự gián đoạn trong điện dung phân tán, điện cảm ký sinh và trở kháng dấu vết có thể chuyển đổi tín hiệu chế độ vi sai thành tín hiệu chế độ chung.

  
  

  Sự gián đoạn của mặt phẳng tham chiếu mạch và sự thay đổi của đường dẫn đến việc chuyển đổi tín hiệu chế độ vi sai thành nhiễu chế độ chung.

  
  

  Khi cáp được định tuyến gần từ tính của nguồn điện chuyển mạch, cáp rất dễ bị nhiễu chế độ chung.

  
  

4. Cách xác định nhiễu chế độ chung:

4.1. Đánh giá từ loại nguồn nhiễu:

   Nhiễu do hồ quang của máy hàn, đài phát thanh gần đó và thiết bị bức xạ công suất cao như máy phát điện công suất cao trên cáp thường là nhiễu chế độ chung. Phóng tĩnh điện, sét tăng và thử nghiệm nổ nhanh điện cũng là nhiễu chế độ chung được tạo ra bởi nhiễu do thử nghiệm nổ nhanh điện trên cáp.

4.2. Với sự trợ giúp của thước cặp hiện tại và các công cụ phân tích phổ, đánh giá:

Thước cặp dòng điện được kẹp trên đường tín hiệu hoặc dây nối đất (dây sống hoặc dây trung tính) tương ứng, cường độ nhiễu của một tần số cảm ứng nhất định (F1) được ghi lại, thước cặp dòng điện được kẹp với dây tín hiệu và dây nối đất cùng một lúc, nếu có thể quan sát thấy nhiễu ở (F1), nhiễu tại (F1) chứa thành phần nhiễu chế độ chung, để đánh giá xem có chứa thành phần nhiễu chế độ chung hay không, bước tiếp theo của bước được thực hiện, thước cặp được kẹp với đường tín hiệu và dây nối đất tương ứng, và nếu biên độ của nhiễu (F1) đo được trên hai dây là như nhau, thì nhiễu (F1) chỉ chứa thành phần nhiễu chế độ chung; Nếu không, nhiễu (f1) cũng chứa một thành phần nhiễu chế độ vi sai.   

4.3. Sử dụng vòng từ và điện cảm chế độ chung để đánh giá:

Bằng cách thêm các vòng từ tính và cuộn cảm chế độ chung của các dải tần bộ lọc khác nhau vào cáp hoặc tín hiệu, nếu hiệu quả rất rõ ràng, về cơ bản người ta đánh giá rằng thành phần nhiễu chế độ chung là yếu tố chính, nhưng không thể loại trừ hoàn toàn rằng không có thành phần chế độ vi sai, bởi vì bản thân điện cảm chế độ chung có điện cảm rò rỉ và hiệu ứng điện cảm chế độ vi sai cũng sẽ được hình thành sau chu vi từ.

4.4. Đưa ra phán đoán bằng tay:

Một số thiết bị sử dụng dây nguồn 2 lõi, nổi so với mặt đất và khi thiết bị được thử nghiệm được chạm bằng tay, sự cải thiện nhiễu là rất rõ ràng, cho thấy rằng có sự khác biệt tiềm năng giữa thiết bị và mặt đất, về cơ bản được đánh giá là nhiễu chế độ chung.

5. Làm thế nào để ngăn chặn nhiễu chế độ chung:

Các kỹ sư EMC biết rằng ý tưởng chính của việc giải quyết các vấn đề EMI là triệt tiêu nguồn nhiễu và cắt đường ghép nối. Điều này cũng đúng đối với việc triệt tiêu nhiễu chế độ chung. Trước đây, chúng tôi đã phân tích cơ chế của nhiễu chế độ chung và chúng tôi biết rằng cách giao trộn chế độ chung chủ yếu là do hiệu điện thế mặt đất gây ra, vì vậy giảm hiệu điện thế mặt đất là một trong những giải pháp giết người cho nhiễu chế độ chung.

Chúng ta biết rằng nguyên nhân chính dẫn đến sự xuất hiện của hiệu điện thế mặt đất là sự tồn tại của điện cảm ký sinh trong mặt đất, và sự khác biệt điện thế sẽ xảy ra khi dòng điện tần số cao chạy qua hai đầu của điện cảm ký sinh, vì vậy bản chất của việc giảm hiệu điện thế mặt đất là giảm điện cảm ký sinh ở tần số cao và có thể thực hiện các biện pháp sau:

Việc truyền tín hiệu sử dụng một mặt đất tham chiếu hoàn chỉnh làm đường chạy lại.

Mạch mô-đun được kết nối với mặt đất tham chiếu bằng nối đất đa điểm.

Thiết bị được kết nối với mặt đất.

Jumper điện dung được sử dụng giữa các loại tín hiệu khác nhau.

Chiều rộng định tuyến mặt đất càng rộng càng tốt.

Mật độ của các vias mặt đất.

Giao thoa chế độ chung thường tồn tại dưới dạng dòng điện và từ góc độ đường ghép của nhiễu chế độ chung, đường ghép cũng có thể bị cắt bởi điện cảm chế độ chung. Khi dòng điện nhiễu chế độ chung chạy qua cuộn dây, do đẳng hướng của dòng nhiễu chế độ chung, từ trường đồng hướng sẽ được tạo ra trong cuộn dây để tăng điện cảm của cuộn dây, do đó cuộn dây hoạt động như một trở kháng cao và tạo ra hiệu ứng giảm chấn mạnh, để làm suy giảm dòng nhiễu chế độ chung và đạt được mục đích lọc; Khi dòng điện chế độ vi sai bình thường trong mạch chạy qua cuộn cảm chế độ chung

Các phương pháp khác: triệt tiêu nhiễu chế độ chung và cũng có thể được cách ly bằng bộ ghép quang, máy biến áp, v.v.