什么是共模與差模

電壓和電流的變化通過導(dǎo)線傳輸時(shí)呈現(xiàn)兩種形態(tài)，即“共模”和“差模”。在任何涉及電力或信號(hào)傳輸?shù)脑O(shè)備中，至少有兩根導(dǎo)線用于往返傳輸。此外，通常存在第三導(dǎo)體——地線。根據(jù)電流流動(dòng)的方式，我們可以區(qū)分出：

共模：如圖一黃色回路所示，電流使用兩根導(dǎo)線作為去路，而地線作為返回路徑。

差模：如圖一藍(lán)色回路所示，電流分別通過兩根導(dǎo)線進(jìn)行往返傳輸。

圖一

共模與差模干擾

共模干擾發(fā)生在導(dǎo)線與地（或機(jī)殼）之間，屬于非對(duì)稱性干擾，指的是任何載流導(dǎo)體與參考地之間的不希望有的電位差。共模干擾的特點(diǎn)是幅度較大、頻率較高，并且可以通過導(dǎo)線產(chǎn)生輻射，因此其造成的干擾相對(duì)較為嚴(yán)重。

差模干擾則是在兩根導(dǎo)線之間傳輸?shù)膶?duì)稱性干擾，定義為任何兩個(gè)載流導(dǎo)體之間的不希望有的電位差。差模干擾的幅度較小、頻率較低，因此其干擾影響相對(duì)較小。

共模與差模間的轉(zhuǎn)換

共模干擾的電流雖然大小不一定相等，但方向（相位）相同。大多數(shù)電氣設(shè)備對(duì)外產(chǎn)生的干擾以及外部對(duì)設(shè)備的干擾以共模形式為主。然而，如果共模干擾轉(zhuǎn)變?yōu)椴钅８蓴_，問題就會(huì)變得嚴(yán)重，因?yàn)橛杏玫男盘?hào)通常是差模信號(hào)。

相比之下，差模干擾的電流大小相等且方向（相位）相反。由于布線中的分布電容和電感、信號(hào)走線阻抗不連續(xù)，或者信號(hào)回流路徑經(jīng)過了意外的通路等因素，差模電流可能會(huì)轉(zhuǎn)換成共模電流。

共模與差模干擾的產(chǎn)生原因

共模干擾的來源包括但不限于：

來自電網(wǎng)的串入共模干擾電壓。

輻射干擾，例如雷電、設(shè)備電弧、附近電臺(tái)或大功率輻射源在信號(hào)線上感應(yīng)出的共模干擾。

接地電壓差異導(dǎo)致的地線－零線回路面積與地線－火線回路面積不同，造成電流大小不一致。

設(shè)備內(nèi)部線路對(duì)電源線造成的共模干擾。

差模干擾的產(chǎn)生通常直接注入同一電源線路中，比如在同一電路中工作的電機(jī)、開關(guān)電源、可控硅等元件在電源線上產(chǎn)生的干擾就是差模干擾。

了解共模和差模的概念及其相互轉(zhuǎn)換機(jī)制對(duì)于設(shè)計(jì)有效的電磁兼容（EMC）策略至關(guān)重要，可以幫助工程師們更好地處理電子系統(tǒng)中的噪聲問題，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。