Ruído EMC de modo comum versus modo diferencial
Os engenheiros da EMC devem distinguir entre ruído de modo comum e de modo diferencial para selecionar a abordagem de filtragem correta. O ruído de modo comum flui na mesma direção em ambos os condutores de potência; o ruído de modo diferencial flui em direções opostas (como o sinal). Cada modo requer uma topologia de filtro diferente — um bloqueador de modo comum para ruído CM, um capacitor para ruído DM.
Ruído de modo comum (CM)
O ruído de modo comum aparece como ruído em fase de amplitude igual em ambos os condutores em relação ao solo. Tanto L quanto N (ou ambos os fios de sinal) transmitem o mesmo sinal de interferência. O ruído CM geralmente é o modo de falha EMC dominante porque se acopla facilmente a cabos que atuam como antenas.
Advantages
- Identificável com uma sonda de corrente CM em torno de ambos os condutores
- Filtrado de forma eficaz por um bloqueador de modo comum (CMC)
- Capacitores Y (linha a terra) atenuam o ruído CM
Disadvantages
- O ruído CM requer uma referência ao solo — circuitos flutuantes podem ter problemas significativos de CM
- Cabos longos atuam como antenas CM — mais de 30 dBm de corrente CM podem causar falhas na FCC
- As correntes de retorno da fonte de comutação são principalmente CM
When to use
Aborde o ruído CM quando as emissões irradiadas ou conduzidas pela FCC/CE falham, especialmente em harmônicos da frequência de comutação. Use um bloqueador CM como a primeira solução para emissões conduzidas.
Ruído em modo diferencial (DM)
O ruído do modo diferencial aparece como ruído de polaridade oposta entre os dois condutores — como um sinal indesejado. A corrente de ondulação de comutação (a corrente de ondulação do indutor em um conversor Buck) é principalmente DM. O ruído de DM é a principal fonte de emissões conduzidas em frequências mais baixas.
Advantages
- Filtrado por capacitores em toda a linha (capacitores X em sistemas AC)
- Indutores em série em cada condutor atenuam o ruído DM
- Mais fácil de modelar e calcular do que o ruído CM
Disadvantages
- Os capacitores de filtro DM são limitados pelos requisitos de segurança da corrente de fuga (rede elétrica AC)
- Em altas frequências, a indutância parasitária dos capacitores DM limita a atenuação
- Os bloqueadores DM são menos eficazes do que os bloqueadores CM devido aos requisitos de cancelamento de fluxo
When to use
Aborde o ruído de DM quando as emissões conduzidas falham na frequência de comutação fundamental e nos harmônicos de baixa ordem. Use capacitores X e indutores diferenciais.
Key Differences
- ▸Ruído CM: ambos os condutores transmitem ruído da mesma fase (em relação ao solo); DM: os condutores transmitem ruído de fase oposta
- ▸O bloqueio CM (ferida bifilar) bloqueia o CM, mas passa a corrente DM - nenhum efeito no sinal diferencial
- ▸Capacitores X (do outro lado da linha) filtram DM; capacitores Y (linha a terra) filtram CM
- ▸Corrente de ondulação de comutação = DM; radiação de cabo de harmônicos de comutação = geralmente CM
- ▸As falhas de emissões irradiadas da FCC Parte 15B geralmente são ruídos CM acoplados a cabos que atuam como antenas
Summary
O ruído do modo diferencial é normalmente dominante na frequência de comutação e nos harmônicos baixos; o ruído do modo comum domina nas frequências mais altas e gera emissões irradiadas. Um filtro EMI completo aborda: capacitores X e indutor DM para DM conduzido, bloqueador CM e capacitores Y para CM. Identifique qual modo está causando uma falha com uma sonda atual antes de adicionar componentes.
Frequently Asked Questions
Como faço para medir o ruído no modo comum versus no modo diferencial?
Use uma sonda de corrente (grampo) ao redor dos dois condutores juntos para medir a corrente CM (o CM flui da mesma maneira nos dois fios, então eles adicionam). Insira somente um condutor para medir o DM. Como alternativa, use um LISN e meça com um analisador de espectro usando uma rede de separação CM/DM.
O que é um bloqueador de modo comum?
Um estrangulador de modo comum é um enrolamento bifilar em um toróide de ferrite. As correntes de sinal/potência (DM) fluem em direções opostas, cancelando o fluxo — então o bloqueador tem indutância quase zero para DM. As correntes CM fluem na mesma direção, adicionando fluxo — portanto, o bloqueador apresenta alta impedância ao ruído CM.
Por que os capacitores Y são classificados como seguros?
Os capacitores Y conectam a linha ao solo (terra protetora). A falha de um capacitor Y não deve criar risco de choque — portanto, eles são classificados para tensão de linha com uma margem de segurança. Os capacitores IEC Y1 são classificados para até 500 V AC, Y2 para até 300 V AC. Os valores são normalmente 2,2—10 nF para limitar a corrente de fuga.
A blindagem ajuda com o ruído do modo comum?
Cabos blindados com blindagens aterradas reduzem o ruído CM fornecendo um caminho de retorno de baixa impedância para correntes CM. O escudo intercepta o ruído do CM e o devolve ao solo próximo à fonte, impedindo que ele irradie. A blindagem deve ser aterrada em ambas as extremidades para CM de baixa frequência e pelo menos em uma extremidade para blindagem de alta frequência.