Ruido EMC en modo común frente a ruido EMC en modo diferencial
Los ingenieros de EMC deben distinguir entre el ruido en modo común y en modo diferencial para seleccionar el enfoque de filtrado correcto. El ruido en modo común fluye en la misma dirección en ambos conductores de alimentación; el ruido en modo diferencial fluye en direcciones opuestas (como la señal). Cada modo requiere una topología de filtro diferente: un obturador de modo común para el ruido CM y un condensador para el ruido DM.
Ruido en modo común (CM)
El ruido en modo común aparece como ruido en fase de igual amplitud en ambos conductores en relación con la tierra. Tanto L como N (o ambos cables de señal) transmiten la misma señal de interferencia. El ruido CM suele ser el modo de fallo EMC dominante porque se acopla fácilmente a los cables que actúan como antenas.
Advantages
- Identificable con una sonda de corriente CM alrededor de ambos conductores
- Filtrado eficazmente mediante un estrangulador de modo común (CMC)
- Los condensadores en Y (línea a tierra) atenúan el ruido CM
Disadvantages
- El ruido de CM requiere una referencia a tierra: los circuitos flotantes pueden tener problemas de CM importantes
- Los cables largos actúan como antenas CM: más de 30 dBm de corriente CM pueden provocar fallas en la FCC
- Las corrientes de retorno de la fuente de conmutación son principalmente CM
When to use
Aborde el ruido CM cuando las emisiones radiadas o conducidas de la FCC/CE fallan, especialmente en los armónicos de la frecuencia de conmutación. Utilice un estrangulador CM como primera solución para las emisiones conducidas.
Ruido en modo diferencial (DM)
El ruido en modo diferencial aparece como ruido de polaridad opuesta entre los dos conductores, como una señal no deseada. La corriente de ondulación de conmutación (la corriente de ondulación del inductor en un convertidor reductor) es principalmente DM. El ruido DM es la principal fuente de emisiones conducidas a frecuencias más bajas.
Advantages
- Filtrado por condensadores en toda la línea (condensadores X en sistemas de corriente alterna)
- Los inductores en serie en cada conductor atenúan el ruido DM
- Más fácil de modelar y calcular que el ruido CM
Disadvantages
- Los condensadores de filtro DM están limitados por los requisitos de seguridad de corriente de fuga (red de corriente alterna)
- A altas frecuencias, la inductancia parásita de los condensadores DM limita la atenuación
- Los estranguladores DM son menos eficaces que los estranguladores CM debido a los requisitos de cancelación de flujo
When to use
Aborde el ruido DM cuando las emisiones conducidas fallan en la frecuencia de conmutación fundamental y en los armónicos de bajo orden. Utilice condensadores en X e inductores diferenciales.
Key Differences
- ▸Ruido CM: ambos conductores transmiten ruido de la misma fase (en relación con la tierra); DM: los conductores transmiten ruido de fase opuesta
- ▸El estrangulador CM (herida bifilar) bloquea el CM pero pasa la corriente DM, sin efecto en la señal diferencial
- ▸Los condensadores X (a través de la línea) filtran DM; los condensadores Y (línea a tierra) filtran CM
- ▸Corriente ondulada de conmutación = DM; radiación del cable procedente de armónicos de conmutación = normalmente CM
- ▸Las fallas de emisiones radiadas de la Parte 15B de la FCC suelen ser ruido CM acoplado a cables que actúan como antenas.
Summary
El ruido en modo diferencial suele ser dominante en la frecuencia de conmutación y en los armónicos bajos; el ruido en modo común domina a frecuencias más altas e impulsa las emisiones radiadas. Un filtro EMI completo se ocupa de ambas cosas: los condensadores X y el inductor DM para la DM conducida, los condensadores CM de choque y los capacitores Y para la CM. Identifique qué modo está causando una falla con una sonda de corriente antes de agregar componentes.
Frequently Asked Questions
¿Cómo mido el ruido en modo común frente al ruido en modo diferencial?
Utilice una sonda de corriente (pinza) alrededor de ambos conductores juntos para medir la corriente CM (el CM fluye de la misma manera en ambos cables, por lo que se suman). Inserte solo un conductor para medir la DM. Como alternativa, utilice un LISN y mida con un analizador de espectro utilizando una red de separación CM/DM.
¿Qué es un estrangulador en modo común?
Un estrangulador de modo común es una bobina bifilar en un toroide de ferrita. Las corrientes de señal/potencia (DM) fluyen en direcciones opuestas, cancelando el flujo, por lo que el estrangulador tiene una inductancia cercana a cero para la DM. Las corrientes CM fluyen en la misma dirección, añadiendo flujo, por lo que el estrangulador presenta una alta impedancia al ruido CM.
¿Por qué los condensadores Y tienen una clasificación de seguridad?
Los condensadores en Y conectan la línea a tierra (tierra de protección). Un fallo en un condensador en Y no debe generar riesgo de descarga eléctrica, por lo que están clasificados para la tensión de línea con un margen de seguridad. Los condensadores IEC Y1 tienen una capacidad nominal de hasta 500 V AC y los Y2 de hasta 300 V AC. Los valores suelen oscilar entre 2,2 y 10 nF para limitar la corriente de fuga.
¿El blindaje ayuda con el ruido del modo común?
Los cables blindados con blindajes conectados a tierra reducen el ruido CM al proporcionar una ruta de retorno de baja impedancia para las corrientes CM. El blindaje intercepta el ruido CM y lo devuelve a tierra cerca de la fuente, evitando que se irradie. El blindaje debe estar conectado a tierra en ambos extremos para el CM de baja frecuencia y al menos en un extremo para el blindaje de alta frecuencia.