Noções básicas de EMC: modo comum versus ruído diferencial

Como um lembrete rápido,correntes diferenciaisfluem em direções opostas através do caminho de origem e de retorno, enquantocorrentes de modo comumfluem na mesma direção através do caminho de origem e retorno, completando o circuito através do caminho de terra.

Como você sabe se está lidando comruído de modo comumouruído diferencial ? Esta é uma pergunta comum que precisa ser respondida.

Aqui está um truque rápido para você seguir na direção certa. Embora não seja 100% preciso, ajuda a iniciar o processo.

Imagine um médico prescrevendo antibióticos sem saber se você tem uma infecção bacteriana ou viral. Ele faz isso sabendo que se você tiver uma infecção bacteriana, o medicamento funcionará e o problema será resolvido. Se a medicação não funcionar, pelo menos ele sabe que está lidando com um vírus e irá tratá-lo adequadamente.

Então, no nosso caso, você pode simplesmente aplicar umferrite de fixação em um cabo, lembrando que ambas as linhas (Vcc e terra) estarão nesse cabo. Se o ruído for reduzido (ou a imunidade for aumentada), então é um problema de modo comum. Se não houver efeito, é um problema de modo diferencial.

Portanto, no nível da placa, se for um problema de modo comum, você poderá usar um indutor de modo comum. Se o problema for o modo diferencial, uma ferrite de microesferas pode ser usada.

As ferritas de fixação são normalmente feitas com dois tipos diferentes de materiais: manganês-zinco (MnZn) e níquel-zinco (NiZn).

Níquel zincopode ser usado em situações com ruído conduzido ou irradiado em altas frequências.Zinco manganêsé usado principalmente para ruído condutivo em frequências mais baixas porque sua maior permeabilidade proporciona mais impedância.

Esta imagem fornece uma orientação sobre qual material usar dependendo da sua situação. É claro que há exceções, mas é isso que consideramos típico.

Aqui, temos uma representação visual de como funciona um indutor de modo comum.

As setas vermelhas representam umsinal diferencial entrando. Este é um sinal útil. Ele cria um campo magnético dentro do núcleo indo em uma direção, de acordo com a regra da mão direita.

O sinal diferencial volta então para a fonte, o que cria outro campo magnético, de acordo com a regra da mão direita. Esses dois campos se cancelarão no núcleo.

O ruído de modo comum também cria um fluxo magnético dentro do núcleo, mas desta vez ambos os sinais de ruído estão na mesma direção, como mostrado aqui pelas setas pretas, resultando na soma dos campos magnéticos. O núcleo responderá com alta impedância ao ruído indesejado.

Algo a ter em mente ao usar um filtro de modo comum é que haverá uma impedância diferencial que poderáatenuar o sinal útil. Conforme mostrado no gráfico da Figura 6, a linha azul representa a impedância de modo comum e a linha pontilhada vermelha mostra a impedância diferencial.

Isto significa que se o sinal estiver em 100 MHz, usando esta solução de modo comum, haverá alguma atenuação não intencional do sinal da impedância diferencial.

Aqui está um exemplo específico. A linha azul representa a impedância do modo comum e a linha pontilhada vermelha mostra a impedância do modo diferencial. O sinal útil é mostrado pela linha preta grossa em 4 MHz.

Isso faz bom uso das bobinas de modo comum, com alta impedância de modo comum naqueles 4 MHz e baixa impedância de modo diferencial.

Portanto, o impacto no ruído é elevado e o impacto no sinal útil é mínimo. Ao ler as folhas de dados, verifique a impedância de modo comum e a impedância de modo diferencial dessa peça.

Existem dois tipos de enrolamentos usados ​​em um indutor de modo comum: seccional e bifilar.

Componentes de ferida seccional são mais úteis em aplicações de fornecimento de energia porque as linhas de alta tensão devem ser separadas por uma distância mínima. Eles também podem ser usados ​​como indutores para atenuar o ruído do modo diferencial. Como os componentes seccionais têm uma indutância de fuga mais alta, eles atenuam o ruído do modo diferencial, bem como o ruído do modo comum.