电磁兼容二：共模和差模问题

共模，差模信号

• 差模信号指的是，两个导体上传输，且信号的极性相反。两条导线，一条传输正信号，另外一条传输负信号，两个信号的差值就是差模信号。
• 共模信号指的是，两个导体上传输，且信号的极性相同。比如，两条导线传输信号电压相同，且相较于地电压是一致的。

两种信号相比较，差模信号由于两个信号极性相反，因此外部干扰对两个导体施加影响时，干扰会相互抵消，因此差模信号的抗干扰能力比较强。而共模信号面对外部干扰时，干扰的影响会同时作用于两个导体上，因此抗干扰能力比较弱。

EMC意义上的差模和共模

对于电源线或者或者信号线，通常由三个导体组成。其中两个导体是导线，两个导线充当往返路传输能量或信号。此外，还会有一个导体充当地导体。

1. 若两个导线作往返线路传输，该传输模式就是差模。
2. 若两个导线做去路，地导体充当返回路，该传输模式就是共模。

在实际电路，传输线中，通常在往返路线路传输模式下，两个导线和地之间仍具有一定的电压，也就是具有一定的共模成分。

对于差模电流，两个导线上流过的是幅度相同但方向相反的电流。当共模干扰施加到这两根导线上时，与共模干扰同向的，两者电流相加。与共模干扰方向相反的，两者电流相减。因此在共模成分的影响下，两个导线上的电流幅度不再相同。即两种模式同时存在时，导线对地电压会发生改变。

可以通过如下公式求出两种模式的成分：
$$U_N=(U_1-U_2)/2$$
$$U_C=(U_1+U_2)/2$$
$$I_N=(I_1-I_2)/2$$
$$I_C=(I_1+I_2)/2$$

共模成分产生的原因多种多样，两根导线的温度，阻抗都会对传输模式是否产生共模，差模成分有影响。外界电磁场的感应，两导线的接地电位不同都是电路产生共模成分。

对于实际产品，共模电流总是会流向地，也就是接地板或者金属外壳，也就是说，共模电流对产品来说是一种非期望的无用甚至有害电流信号。而差模信号始终在产品内部PCB间流动，是我们所需要的有用信号。

共模干扰的抑制

通常来说，共模干扰的幅度大，频率高，电器设备受到和产生的干扰也以共模干扰为主，因此如何抑制共模干扰是EMC设计时的重点之一。

共模干扰的一种常见抑制方法是滤波。

在电路中串入共模电感，当有共模干扰电流流经线圈时，由于共模干扰电流的同向性，会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模干扰电流，达到滤波的目的。

而普通的差模信号经过共模电感时，不同方向的电流产生方向的磁场而相互抵消，因此差模信号正常通过而没有衰减。

同理，我们也可以用共模电容来抑制共模干扰。