Ogni volta che si collega un dispositivo a un alimentatore, ci sono due tipi di correnti condotte attraverso il cavo di alimentazione: correnti di modo differenziale e correnti di modo comune. La somma di tali correnti viene misurata durante un test delle emissioni condotto e il suo spettro viene confrontato con i limiti.
Le correnti di modo differenziale sono quelle normalmente generate dal dispositivo per alimentare il dispositivo. Possono essere anche chiamate correnti di alimentazione, che in generale possono essere composte da basse frequenze (es. 50/60Hz) e alte frequenze (es. 100KHz + armoniche di una commutazione circuito).
Figura 1. Correnti di modo differenziale nel test delle emissioni condotto
Le correnti di modo comune vengono solitamente trascurate a causa dei soli parametri parassiti dell'intero sistema, non solo del dispositivo stesso.
Considera questa domanda: ricordi il segnale a 50 / 60Hz che vedi sull'oscilloscopio quando tocchi la sonda con il dito? È dovuto a un fenomeno simile alle correnti di modo comune: una sorgente genera un campo (50 / 60Hz dai cavi dell'edificio) che attraverso parametri parassiti si accoppia con il tuo corpo, che a sua volta conduce l'accoppiato voltaggio alla sonda e all'ambito.
L'oscilloscopio è nuovamente accoppiato alla linea pubblica attraverso i suoi parametri parassiti interni e il cavo di alimentazione. Alla fine, viene generato un grande anello in grado di condurre una piccola corrente determinata dall'architettura dei dispositivi nel sistema, dai parametri parassiti associati e dalle sorgenti di segnale nel sistema (voltaggio dei cavi dell'edificio e delle tensioni del circuito all'interno dell'ambito).
Figura 2. La misura del segnale prodotto quando si tocca la sonda con un dito.
Una situazione simile si verifica durante la prova delle emissioni condotte. Entrambe le linee dell'alimentazione principale possono condurre una corrente nella stessa direzione che si accoppia con il telaio dell'EUT a RF. Lo chassis è collegato al cavo di terra che in questo schema funge da percorso di ritorno per tali correnti di modo comune, creando un loop.
Le correnti di modo comune possono essere presenti anche se l'UT non è collegato a terra o non ha un telaio conduttivo, perché il circuito interno dell'EUT può accoppiarsi direttamente al piano di massa sotto l'EUT stesso.
Figura 3. Correnti di modo comune nel test delle emissioni condotto.
Il ricevitore misura il voltaggio attraverso l'impedenza di 50Ω presentata a RF dal LISN su ciascuna fase. Sommando le correnti di modo comune e differenziale, i segnali misurati risultanti al ricevitore sono:
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VFASE 1 = 50Ω ∙ (Icm + IMD)
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VFASE 2 = 50Ω ∙ (ICM - IMD)
Solitamente, tali tensioni vengono misurate al ricevitore come dBuV per confrontarle con i limiti previsti dalle normative EMC, come illustrato in precedenza.
Tecniche di riduzione del rumore
Ogni dispositivo richiede un qualche tipo di filtraggio sulla porta di rete per ridurre le correnti differenziali e di modo comune al LISN, mantenendo così il rumore totale misurato sotto i limiti.
Figura 4. Filtro EMI CA / CC per uso generico. Immagine per gentile concessione della scheda tecnica SCHAFFNER FN2020
Uno schema molto comune per il filtraggio è quello presentato nella Figura 4. Condensatori tra le fasi (Cx-1 e Cx-2) a RF presentano una bassa impedenza che funge da filtro per le correnti di modo differenziale. Invece il Condensatori Cy tra ciascuna fase e la connessione di terra PE, svolgono il ruolo di cortocircuitare le correnti di modo comune verso la connessione di terra evitando che raggiungano le fasi LISN, funzionando così come filtri di modo comune.
L è un'induttanza di modo comune, una sorta di trasformatore in cui ogni avvolgimento è in serie con ciascuna linea. Per le correnti che hanno la stessa direzione (modo comune), l'impedenza presentata è molto alta e L funziona da filtro. Al contrario, per le correnti che hanno direzioni opposte (modo differenziale), l'impedenza presentata è molto bassa e l'effetto di L è trascurabile.
Intorno a questo schema comune, ci sono molte varianti ei progettisti lavorano per adattare la fase di filtraggio al caso specifico del dispositivo.