一前言

傳統(tǒng)認(rèn)知中差模噪聲常被局限于低頻傳導(dǎo)問題，但其隱性威脅在于高頻段的模態(tài)轉(zhuǎn)換——非對(duì)稱路徑與寄生參數(shù)將差模能量耦合至共模回路，引發(fā)30MHz以上頻段的輻射失控。

本文將結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行分析。

二差模噪聲的核心特性與高頻傳導(dǎo)風(fēng)險(xiǎn)

差模噪聲通常被視為低頻傳導(dǎo)干擾的主要形態(tài)，但其潛在威脅在于特定條件下向共模噪聲的轉(zhuǎn)化，成為高頻輻射的隱形源頭。差模電流在閉合回路中流動(dòng)時(shí)，因電路非對(duì)稱性、寄生參數(shù)耦合等因素，部分能量會(huì)通過以下路徑轉(zhuǎn)換為共模噪聲：

寄生電容耦合：差模電流環(huán)路中的高頻分量通過線路對(duì)地寄生電容形成位移電流，注入接地系統(tǒng)。

磁路不平衡：差模電感磁芯飽和或繞組不對(duì)稱時(shí)，磁通泄漏引發(fā)空間磁場(chǎng)耦合，激勵(lì)共?；芈?。

地阻抗波動(dòng)：差模電流流經(jīng)非理想地平面時(shí)，因地阻抗產(chǎn)生的壓差驅(qū)動(dòng)共模電位波動(dòng)。

這種轉(zhuǎn)化在開關(guān)電源、高速數(shù)字電路中尤為顯著，最終導(dǎo)致30MHz以上頻段的輻射發(fā)射超標(biāo)。

三差模-共模噪聲轉(zhuǎn)換的物理機(jī)制

1.非對(duì)稱布局的路徑耦合

案例場(chǎng)景：PCB中電源層與地層分割不當(dāng)，導(dǎo)致差模回流路徑被迫繞行。

路徑差異：指電路中正負(fù)導(dǎo)線（如電源線L/N或差分信號(hào)線）的物理布局不對(duì)稱性，包括長(zhǎng)度、形狀、參考平面耦合程度等。

相位差：由于信號(hào)在不同路徑中傳播速度或路徑長(zhǎng)度不同，導(dǎo)致同一信號(hào)到達(dá)某點(diǎn)時(shí)存在時(shí)間延遲，產(chǎn)生不對(duì)稱路徑的相位差異，導(dǎo)致部分能量通過電磁耦合轉(zhuǎn)化為對(duì)地共模電流。

2.寄生參數(shù)的能量共振

【關(guān)鍵參數(shù)】：

線間互感與對(duì)地寄生電容構(gòu)成的LC網(wǎng)絡(luò)；

PCB過孔寄生電感與平面電容的諧振頻率。

四整改案例

接下來(lái)帶來(lái)一個(gè)實(shí)際的整改案例分享，該整改產(chǎn)品為一款汽車儀表，下面為該產(chǎn)品的前期摸底數(shù)據(jù)以及共模濾波器的layout：

【分析】：

可以看出測(cè)試數(shù)據(jù)有一個(gè)510KHz的開關(guān)頻率。對(duì)應(yīng)板上的DCDC就是一級(jí)的電源芯片的開關(guān)頻率，并且也在產(chǎn)品的PCB中可以看到共模的layout并不好（沒有達(dá)到一個(gè)很好的分地效果）。

【措施】：

首先是將一級(jí)電源增加一些不同量級(jí)的濾波電容以及做一些吸收電路效果并不明顯，然后是將共模進(jìn)行翹起一端的操作來(lái)達(dá)到一個(gè)充分分地的效果。

【分析】：

從數(shù)據(jù)上看，上述措施確實(shí)會(huì)對(duì)高頻噪聲有較大的改善，但是在低頻處卻依然有超標(biāo)。低頻超標(biāo)多以差模形式為主，針對(duì)低頻噪聲做了如下措施。

【措施】：

在共模前端處并聯(lián)一顆X電容，將低頻差模噪聲直接通過一顆uF級(jí)電容進(jìn)行濾除。測(cè)試結(jié)果如下。

五總結(jié)

差模噪聲的高頻共?；?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/emc/" target="_blank">EMC設(shè)計(jì)的隱性挑戰(zhàn)，其治理需突破傳統(tǒng)低頻濾波思維，從路徑對(duì)稱性、寄生參數(shù)控制、動(dòng)態(tài)阻抗匹配等多維度建立防御體系。只有將差模抑制與共模阻斷協(xié)同設(shè)計(jì)，方能實(shí)現(xiàn)寬頻段電磁兼容性的本質(zhì)提升。