Bruit CEM en mode commun et en mode différentiel
Les ingénieurs EMC doivent faire la distinction entre le bruit en mode commun et le bruit en mode différentiel pour sélectionner la bonne approche de filtrage. Le bruit en mode commun circule dans la même direction sur les deux conducteurs d'alimentation ; le bruit en mode différentiel circule dans des directions opposées (comme le signal). Chaque mode nécessite une topologie de filtre différente : un inducteur en mode commun pour le bruit CM, un condensateur pour le bruit DM.
Bruit en mode commun (CM)
Le bruit en mode commun apparaît sous la forme d'un bruit en phase d'amplitude égale sur les deux conducteurs par rapport à la terre. L et N (ou les deux fils de signal) transmettent le même signal d'interférence. Le bruit CM est souvent le principal mode de défaillance CEM, car il se couple facilement à des câbles faisant office d'antennes.
Advantages
- Identifiable grâce à une sonde de courant CM située autour des deux conducteurs
- Filtré efficacement par une bobine d'arrêt en mode commun (CMC)
- Les condensateurs Y (ligne à terre) atténuent le bruit CM
Disadvantages
- Le bruit CM nécessite une référence de masse ; les circuits flottants peuvent présenter d'importants problèmes de CM
- Les longs câbles agissent comme des antennes CM : plus de 30 dBm de courant CM peuvent provoquer des pannes FCC
- Les courants de retour de l'alimentation de commutation sont principalement des courants CM
When to use
Éliminez le bruit CM lorsque les émissions rayonnées ou conduites FCC/CE échouent, en particulier aux harmoniques de la fréquence de commutation. Utilisez un starter CM comme première solution pour les émissions par conduction.
Bruit en mode différentiel (DM)
Le bruit en mode différentiel apparaît sous la forme d'un bruit de polarité opposée entre les deux conducteurs, comme un signal indésirable. Le courant d'ondulation de commutation (le courant d'ondulation de l'inducteur dans un convertisseur Buck) est principalement du DM. Le bruit DM est la principale source d'émissions conduites aux basses fréquences.
Advantages
- Filtré par des condensateurs situés sur toute la ligne (condensateurs X dans les systèmes à courant alternatif)
- Des inducteurs en série dans chaque conducteur atténuent le bruit DM
- Plus facile à modéliser et à calculer que le bruit CM
Disadvantages
- Les condensateurs à filtre DM sont limités par les exigences de sécurité relatives aux courants de fuite (secteur AC)
- Aux hautes fréquences, l'inductance parasite des condensateurs DM limite l'atténuation
- Les bobines DM sont moins efficaces que les bobines CM en raison des exigences d'annulation du flux
When to use
Éliminez le bruit DM lorsque les émissions conduites échouent à la fréquence de commutation fondamentale et aux harmoniques d'ordre inférieur. Utilisez des condensateurs X et des inducteurs différentiels.
Key Differences
- ▸Bruit CM : les deux conducteurs émettent un bruit de même phase (par rapport à la terre) ; DM : les conducteurs transmettent un bruit de phase opposée
- ▸L'étrangleur CM (bobinage bifilaire) bloque le CM mais laisse passer le courant DM — aucun effet sur le signal différentiel
- ▸Les condensateurs X (sur toute la ligne) filtrent DM ; les condensateurs Y (ligne à terre) filtrent CM
- ▸Courant d'ondulation de commutation = DM ; rayonnement du câble provenant des harmoniques de commutation = généralement CM
- ▸Les défaillances liées aux émissions rayonnées de la partie 15B de la FCC sont souvent dues à un bruit CM couplé à des câbles faisant office d'antennes
Summary
Le bruit en mode différentiel est généralement dominant à la fréquence de commutation et aux faibles harmoniques ; le bruit en mode commun domine aux fréquences plus élevées et entraîne des émissions rayonnées. Un filtre EMI complet couvre à la fois : les condensateurs X et l'inducteur DM pour le DM conduit, l'inducteur CM et les condensateurs Y pour le CM. Identifiez le mode à l'origine de la défaillance d'une sonde de courant avant d'ajouter des composants.
Frequently Asked Questions
Comment mesurer le bruit en mode commun par rapport au bruit en mode différentiel ?
Utilisez une sonde de courant (pince) autour des deux conducteurs pour mesurer le courant CM (le courant CM circule de la même manière sur les deux fils, donc ils s'additionnent). Insérez un seul conducteur pour mesurer le DM. Vous pouvez également utiliser un LISN et effectuer des mesures à l'aide d'un analyseur de spectre utilisant un réseau de séparation CM/DM.
Qu'est-ce qu'un starter en mode commun ?
Un starter en mode commun est un enroulement bifilaire sur un tore en ferrite. Les courants de signal/puissance (DM) circulent dans des directions opposées, annulant le flux. L'inductance du starter est donc proche de zéro pour le DM. Les courants CM circulent dans la même direction, ajoutant du flux, de sorte que le starter présente une impédance élevée par rapport au bruit CM.
Pourquoi les condensateurs Y sont-ils classés pour la sécurité ?
Les condensateurs en Y relient la ligne à la terre (protection à la terre). La défaillance d'un condensateur Y ne doit pas créer de risque d'électrocution. Il est donc conçu pour une tension secteur avec une marge de sécurité. Les condensateurs IEC Y1 sont conçus pour un maximum de 500 V AC, Y2 pour un maximum de 300 V AC. Les valeurs sont généralement comprises entre 2,2 et 10 nF pour limiter le courant de fuite.
Le blindage aide-t-il à lutter contre le bruit en mode commun ?
Les câbles blindés avec blindage mis à la terre réduisent le bruit CM en fournissant un chemin de retour à faible impédance pour les courants CM. Le bouclier intercepte le bruit CM et le renvoie au sol près de la source, l'empêchant ainsi de rayonner. Le blindage doit être mis à la terre aux deux extrémités pour le CM basse fréquence et au moins à une extrémité pour le blindage haute fréquence.