Elke keer dat u een apparaat op een voeding aansluit, worden er twee soorten stromen door de voedingskabel geleid: differentiële modusstromen en common-mode-stromen. De som van dergelijke stromen wordt gemeten tijdens een uitgevoerde emissietest en het spectrum wordt vergeleken met limieten.
Differentiële modusstromen zijn de stromen die normaal door het apparaat worden gegenereerd om het apparaat van stroom te voorzien. Ze kunnen ook de voedingsstromen worden genoemd, die over het algemeen kunnen zijn samengesteld uit lage frequenties (dwz 50/60 Hz) en hoge frequenties (dwz 100 KHz + harmonischen van een schakelende circuit).
Figuur 1. Differentiële modusstromen in de uitgevoerde emissietest
Common-mode-stromen worden meestal genegeerd vanwege de parasitaire parameters van het hele systeem, niet alleen vanwege die van het apparaat zelf.
Overweeg deze vraag: Herinner je je het 50 / 60Hz-signaal dat je op de scoop ziet wanneer je de sonde aanraakt met je vinger? Het is te wijten aan een fenomeen dat lijkt op gewone stromen: een bron wekt een veld op (50 / 60Hz van de bouwkabels) dat via parasitaire parameters koppelt met uw lichaam, dat op zijn beurt het gekoppelde spanning naar de sonde en de scope.
De scoop is weer gekoppeld aan de openbare lijn via zijn interne parasitaire parameters en voedingskabel. Uiteindelijk wordt er een grote lus gegenereerd die een kleine stroom kan geleiden die wordt bepaald door de architectuur van apparaten in het systeem, de bijbehorende parasitaire parameters en signaalbronnen in het systeem (spanning van de gebouwkabels en spanningen van de circuit binnen de scope).
Figuur 2. De maat van het signaal dat wordt geproduceerd bij het aanraken van de sonde met een vinger.
Een vergelijkbare situatie doet zich voor tijdens de test van uitgevoerde emissies. Beide lijnen van de hoofdvoeding kunnen een stroom geleiden in dezelfde richting die koppelt met het chassis van de EUT bij RF. Het chassis is verbonden met de aardingskabel die in dit schema werkt als een retourpad voor dergelijke common-mode-stromen, waardoor een lus ontstaat.
Common-mode-stromen kunnen ook aanwezig zijn als de UT niet met de aarde is verbonden of als deze geen geleidend chassis heeft, omdat het interne circuit van de EUT rechtstreeks kan koppelen met het aardingsvlak onder de EUT zelf.
Figuur 3. Common-mode-stromen in de uitgevoerde emissietest.
De ontvanger meet de spanning over de 50Ω impedantie gepresenteerd op RF door de LISN op elke fase. Bij optelling van de differentiële en common-mode stromen, zijn de resulterende gemeten signalen bij de ontvanger:
-
VFASE 1 = 50Ω ∙ (ikCM+ IMD)
-
VFASE 2 = 50Ω ∙ (ikCM - IMD)
Gewoonlijk worden dergelijke spanningen aan de ontvanger gemeten als dBuV om ze te vergelijken met de limieten van de EMC-voorschriften, zoals eerder geïllustreerd.
Ruisonderdrukkingstechnieken
Elk apparaat vereist een soort filtering op de netaansluiting om de differentiële en common-mode stromen op de LISN te verminderen, waardoor de totale gemeten ruis onder de limieten blijft.
Afbeelding 4. Algemeen AC / DC EMI-filter. Afbeelding met dank aan het SCHAFFNER FN2020-gegevensblad
Een veelgebruikt schema voor filteren is dat weergegeven in figuur 4. Condensatoren over de fasen (Cx-1 en Cx-2) bij RF presenteren een lage impedantie die werkt als filters voor differentiële modusstromen. In plaats daarvan, de Condensatoren Cy tussen elke fase en aardverbinding PE, maak de rol om de common-mode stromen naar de aardverbinding kort te sluiten en te voorkomen dat ze de LISN-fasen bereiken, dus werken als common-mode filters.
L is een common-mode smoorspoel, een soort transformator waarbij elke wikkeling in serie staat met elke lijn. Voor de stromen die dezelfde richting hebben (gemeenschappelijke modus), is de gepresenteerde impedantie erg hoog en werkt L als een filter. Integendeel, voor de stromen die tegengestelde richtingen hebben (differentiële modus), is de gepresenteerde impedantie erg laag en is het effect van L verwaarloosbaar.
Rond dit gemeenschappelijke schema zijn er veel varianten en ontwerpers werken eraan om de filterfase aan te passen aan het specifieke geval van het apparaat.