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共模干扰
来自认证百科
| 外文名 | Common Mode Interference / Noise |
|---|---|
| 电流方向 | 同向流动，通过地回路返回 |
| 核心危害 | 强辐射发射、系统死机、数据错误 |
| 抑制手段 | 共模电感、屏蔽、接地、磁珠 |
| 关联术语 | 差模干扰、共模抑制比 (CMRR) |
共模干扰（Common Mode Interference）是指在两根信号线（或电源线）上同时出现，且相位和振幅相同的干扰信号。与差模干扰不同，共模干扰并不在导线之间形成回路，而是通过导线与“地”（地面、机壳或参考平面）之间的寄生电容形成回路。
物理图谱与路径
在共模干扰模型中，电流 $I_{cm}$ 从源端出发，同时沿着两根（或多根）导线流向负载，最后通过导线与参考地之间的耦合路径返回源端。
- 产生根源： 主要是由于电路中的电压突变（$dv/dt$）或电流突变（$di/dt$）通过寄生电容或互感耦合到了参考地。
- 辐射效率： 共模电流虽然通常很小（mA级别），但由于其流经的电缆形成了一个巨大的“单极天线”结构，其辐射效率远高于差模电流。
常见来源
- 开关电源 (SMPS)： 功率开关管（如 MOSFET）的漏极与散热片（通常接机壳地）之间的寄生电容，在高速开关时产生巨大的共模电流。
- 电缆非对称： 信号线长度不一致或屏蔽层接地不良，导致原本的差模信号转化为共模信号。
- 地电位差： 两个设备之间由于接地阻抗不同，存在电位差，导致电缆中产生共模电流。
- 感应耦合： 外部空间电磁场（如雷击、射频发射机）同时作用在所有导线上。
抑制策略
1. 增加共模阻抗
- 共模电感 (CM Choke)： 对共模信号呈现高阻抗，而对工作所需的差模信号几乎无影响。这是电源输入端和数据线（如 USB、以太网）最常用的方案。
- 铁氧体磁珠： 直接套在电缆上，增加高频损耗。
2. 旁路与滤波
- Y电容： 在导线与地之间跨接电容，将共模噪声通过低阻抗路径引导回源端，避免流向外部电缆。
3. 屏蔽与接地
- 使用屏蔽线并确保屏蔽层 360度完整端接（摒弃“猪尾巴”接地），将干扰封闭在屏蔽层内部。
- 优化 PCB 布局，减小关键信号线与参考平面之间的环路面积。
测量与区分
在 LISN 测得的传导数据中，可以通过以下方式识别：
- 共模分量： $V_{cm} = (V_{L} + V_{N}) / 2$
- 差模分量： $V_{dm} = (V_{L} - V_{N}) / 2$
使用专业的“共模/差模分离网络”可以精确判断干扰类型，从而决定是增加 Y 电容（针对共模）还是 X 电容（针对差模）。
