电磁干扰(EMI)共模和差模信号与滤波

54差模干扰在电路回路中存在大小相等、方向相反的干扰电流，并且干扰电流在由两根导线组成的回路中传输。

图4.1.1：差模干扰示意图产生的原因差模干扰中的干扰是起源在回路线路之中(直接注入)，如同一线路中工作的电机，开关电源，可控硅等，他们在回路上所产生的干扰就是差模干扰。

如何影响设备差模干扰直接作用在设备两端的，直接影响设备工作，甚至破坏设备。

（表现为尖峰电压，电压跌落及中断）如何滤除差模干扰主要采用差模线圈和差模电容。

55差模线圈图4.1.2：差模线圈示意图从图中可知，当电流流过差模线圈之后，线圈里面的磁通是增强的，相当于两个磁通之和，线圈在低频率时低阻抗，高频率时高阻抗，所以在高频时利用它的高阻抗衰减差模信号。

差模电容电容具有低频率高阻抗，高频率低阻抗特性，利用电容在高频时它的低阻抗短路掉差模信号。

图4.1.3：差模电容示意图56共模干扰在电路回路中存在大小相等、方向相同的干扰电流，并且干扰电流在导线与地线中传输。

产生的原因电网串入共模电压、辐射干扰(如雷电) 在信号线上感应出共模电压、接地电压存在电位差引入共模电压。

如何影响设备因为在负载两端没有电位差，所有的共模电流都通过电缆和地之间的寄生电容流向地线，由于电路的非平衡性。

相同的共摸电压会在信号线和信号地线上产生不同的幅度的共模电流。

从而产生差模电压，形成干扰。

如何滤除共模干扰主要采用共模线圈和共模电容。

图4.2.1：共模干扰示意图57共模线圈图4.2.2：共模线圈示意图共模线圈和差模线圈原理比较类似，都是利用线圈高频时的高阻抗来衰减干扰信号。

共模线圈和差模线圈绕线方法刚好相反。

共模线圈对方向相反的电流基本不起作用。

共模电容共模电容的工作原理和差模电容的工作原理是一致的，都是利用电容的高频低阻抗，使高频干扰信号短路，而低频时电路不受任何影响。

只是差模电容是两极之间短路。

而共模电容是线对地短路。

图4.2.3：共模电容示意图58线圈抑制频率响应实际的电感是L 、C 的并联网络（忽略绕组的电阻）它的阻抗特性如图4.3.1所示，图4.3.1：电感频率响应图DM (LC)-1/2从图上可知，在谐振频率以下，呈现电感的阻抗特性，谐振频率以上，呈现电容的阻抗特性，随着频率的升高．阻抗越来越小，失去对干扰的抑制作用。

emi滤波器共模差模等效电路
共模差模等效电路是用来描述差分信号和共模信号在电路中的传输和处理的模型。

在EMI（电磁干扰）滤波器中，也常常
使用共模差模等效电路来描述其工作原理。

共模信号是指同时作用于两个输入端口的信号，其电压在两个输入端口上的相位和幅值都是相同的。

差模信号是指同时作用于两个输入端口的信号，其电压在两个输入端口上的相位相反。

在一个EMI滤波器中，可以将其等效为一个共模电路和一个
差模电路的组合。

共模电路用于处理共模信号，差模电路用于处理差模信号。

在共模电路中，通常采用共模电感和共模电容来实现对共模信号的滤波。

在差模电路中，通常采用差模电感和差模电容来实现对差模信号的滤波。

共模差模等效电路可以帮助工程师理解和设计EMI滤波器，
以达到减小电磁干扰的目的。

摘要：开关电源的电磁干扰对电子设备的性能影响很大，因此，各种标准对抑制电源设备电磁干扰的要求已越来越高。

对开关电源中电磁干扰的产生机理做了简要的描述，着重总结了几种近年提出的新的抑制电磁干扰的方法，并对其原理、应用做了简单介绍。

1 引言随着电子设备的大量应用，电源在这些设备中的地位越来越重要，而开关变换器由于体积小、重量轻、效率高等特点，在电源中占的比重越来越大。

开关电源大多工作在高频情况下，在开关器件的开关过程中，寄生元件（如寄生电容、寄生电感等）中能量的高频变化产生了大量的电磁干扰（ ElectromagneticInterference ， EMI ）。

EMI 信号占有很宽的频率范围，又有一定的幅度，经过在电路、空间中的传导和辐射，污染了周围的电磁环境，影响了与其它电子设备的电磁兼容（ ElectromagneticCompatibility ）性。

随着近年来各国对电子设备的电磁干扰和电磁兼容性能要求的不断提高，对电磁干扰以及新的抑制方法的研究已成为开关电源研究中的热点。

本文对电磁干扰产生、传播的机理进行了简要的介绍，重点总结了几种近年来提出的抑制开关电源电磁干扰产生及传播的新方法。

2 电磁干扰的产生和传播方式开关电源中的电磁干扰分为传导干扰和辐射干扰两种。

通常传导干扰比较好分析，可以将电路理论和数学知识结合起来，对电磁干扰中各种元器件的特性进行研究；但对辐射干扰而言，由于电路中存在不同干扰源的综合作用，又涉及到电磁场理论，分析起来比较困难。

下面将对这两种干扰的机理作一简要的介绍。

2.1传导干扰的产生和传播传导干扰可分为共模（ CommonMode CM ）干扰和差模（ DifferentialMode DM ）干扰。

由于寄生参数的存在以及开关电源中开关器件的高频开通与关断，使得开关电源在其输入端（即交流电网侧）产生较大的共模干扰和差模干扰。

2.1.1 共模（ CM ）干扰变换器工作在高频情况时，由于 dv/dt 很高，激发变压器线圈间、以及开关管与散热片间的寄生电容，从而产生了共模干扰。

抑制开关电源电磁干扰的措施开关电源存在着共模干扰和差模干扰两种电磁干扰形式。

根据上篇分析的电磁干扰源，结合它们的耦合途径，可以从EMI 滤波器、吸收电路、接地和屏蔽等几个方面来抑制干扰，把电磁干扰衰减到允许限度之内。

1.交流输入EMI 滤波器滤波是一种抑制传导干扰的方法，在电源输入端接上滤波器可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害，也可以抑制由开关电源产生并向电网反馈的干扰。

电源滤波器作为抑制电源线传导干扰的重要单元，在设备或系统的电磁兼容设计中具有极其重要的作用。

电源进线端通常采用如图1 所示的EMI 滤波器电路。

该电路可以有效地抑制交流电源输入端的低频差模骚扰和高频段共模骚扰。

在电路中，跨接在电源两端的差模电容Cx1、Cx2 （亦称X 电容）用于滤除差模干扰信号，一般采用陶瓷电容器或聚脂薄膜电容器，电容值通常取0.1~ 0. 47F。

而中间连线接地的共模电容Cy1和Cy2 （亦称Y 电容）则用来短路共模噪声电流，取值范围通常为C1=C2 # 2200 pF。

抑制电感L1、L2 通常取100~ 130H，共模扼流圈L 是由两股等同并且按同方向绕制在一个磁芯上的线圈组成，通常要求其电感量L#15~ 25 mH。

当负载电流渡过共模扼流圈时，串联在火线上的线圈所产生的磁力线和串联在零线上线圈所产生的磁力线方向相反，它们在磁芯中相互抵消。

因此，即使在大负载电流的情况下，磁芯也不会饱和。

而对于共模干扰电流，两个线圈产生的磁场是同方向的，会呈现较大电感，从而起到衰减共模干扰信号的作用。

2.利用吸收电路开关电源产生EMI 的主要原因是电压和电流的急剧变化，因而需要尽可能地降低电路中电压和电流的变化率（ du/ dt 和di/ dt ）。

采取吸收电路能够抑制EMI，其基本原理就是在开关关断时为其提供旁路，吸收积蓄在寄生分布参数中的能量，从而抑制干扰的发生。

可以在开关管两端并联如图2（ a）所示的RC 吸收电路，开关管或二极管在开通和关断过程中，管中产生的反向尖峰电流和尖峰电压，可以通过缓冲的方法予以克服。

EMC（electromagnetic compatibility）作为产品的一个特性，译为电磁兼容性；如果作为一门学科，则译为电磁兼容。

它包括两个概念：EMI和EMS。

EMI (electromagnetic interference) 电磁干扰，指自身干扰其它电器产品的电磁干扰量。

EMS (electromagnetic susceptibility) 电磁敏感性，也有称为电磁抗扰度，是指能忍受其它电器产品的电磁干扰的程度。

因此，电磁兼容性EMC一方面要滤除从电源线上引入的外部电磁干扰(辐射+传导)，另一方面还能避免本身设备向外部发出噪声干扰，以免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。

EMC滤波器主要是用来滤除传导干扰，抑制和衰减外界所产生的噪声信号干扰和影响受到保护的设备，同时抑制和衰减设备对外界产生干扰。

而辐射干扰主要通过屏蔽的手段加以滤除。

从滤波器的功能来看，它的作用是允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分无用频率的信号则受到较大的抑制，它实质上是一个选频电路。

而我们常见的低通滤波器功能是允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰噪声。

电源噪声干扰在日常生活中很常见。

比如你正在使用电脑的时候，当手机信号出现时，电脑音响会有杂音。

比如电话或手机通话时有嗞嗞的杂声。

又比如使用电吹风烫头发时，电视机不但会产生噪音，而且屏幕会出现很大的雪花般的条纹。

这都是一些常见的噪声信号干扰，但实际上有些干扰日常看不到，一但受到影响就有可能措手不及，甚至找不到根源。

这些噪声信号如果出现在自动化仪器，医疗仪器有可能带来极大的损失甚至生命安全。

比如，会造成自动化仪器误动作，造成医疗仪器失控等等。

我们常说的噪声干扰,是指对有用信号以外的一切电子信号的一个总称，也可以理解为电磁干扰。

最初，人们把造成收音机之音响设备所发出噪声的那些电子信号，称为噪声。

但是，一些非有用电子信号对电子电路造成的后果并非都和声音有关，因此，后来人们逐步扩大了噪声概念。

EMI电源滤波器基本知识介绍电磁干扰(EMＩ)电源滤波器（以下简称滤波器)是由电感、电容组成的无源器件。

实际上它起两个低通滤波器的作用，一个衰减共模干扰另一个衰减差模干扰。

它能在阻带（通常大于10KHz)范围内衰减射频能量而让工频无衰减或很少衰减地通过。

EMＩ电源滤波器是电子设备设计工程师控制传导干扰和辐射电磁干扰的首选工具（一）EＭＩ电源滤波器部分技术参数简介ﻭ插入损耗ﻭ滤波器的插入损耗是不加滤波器时从噪声源传递到负载的噪声电压与接入滤波器时负载上的噪声电压之比。

插入损耗衡量ＥMI电源滤波器电性能的重要参数,用下式表示：EoIL＝２０ｌoｇ--－ﻭE式中：Eo-----－不加滤波器时，负载上的干扰噪声电平。

ﻭ E --－---接入滤波器后，同一负载上的干扰噪声电平。

干扰方式有共模干扰和差模干扰两种,其定义为：共模干扰:叠加于火线（P）、零线（N）和地线（E)之间的干扰电压。

ﻭ差模干扰：叠加于火线(Ｐ）和零线（N）之间的干扰电压。

ﻭ因此插入损耗又分为共模插入损耗和差模插入损耗，插入损耗的测试原理图如下：ﻭ泄漏电流：滤波器的泄漏电流是指在250ＶＡC的电压下,火线和零线与外壳间流过的电流。

它主要取决于滤波器中的共模电容。

从插入损ﻭ耗考虑，共模电容越大,电性能越好，此时,漏电流也越大。

但从安全方面考虑,泄漏电流又不能过大,否则不符合安全标准要求。

尤其是一些医疗保健设备,要求泄漏电流尽可能小。

因此，要根据具体设备要求来确定共模电容的容量。

泄漏电流测试电路如下所示ﻭ耐压测试ﻭ为确保(交流）电源滤波器的质量,出厂前全部进行耐压测试。

测试标准为:ﻭ火线与地线（或零线与地线）之间施加频率为50Hz的1500ＶAC高压，时间一分钟,不发生放电现象和咝咝声。

ﻭ火线与零线之间施加１45０V直流高压，时间一分钟,不发生放电现象和咝咝声(二) ＥMI电源滤波器的选用根据设备的额定工作电压、额定工作电流和工作频率来确定滤波器的类型。

1 前言电源产品在做验证时，经常会遭遇到电磁干扰(EMI)的问题，有时处理起来需花费非常多的时间，许多工程师在对策电磁干扰时也是经验重于理论，知道哪个频段要对策那些组件，但对于理论上的分析却很欠缺。

笔者从事开关电源设计多年，希望能藉由之前对策的经验与相关理论基础做个整理，让目前正从事或未来想从事开关电源设计的人员对电磁干扰防制技术能有初步的认识。

开关电源的电磁干扰测试可分为传导测试与辐射测试，一般开关电源的传导测试频段是指150K~30MHz之间，而辐射干扰的频段是指30M~300MHz，300MHz之后的频段一般皆不是电源所产生，因此大都可以给予忽略。

下面内容章节包括开关电源的传导测试法规，测试与量测方式，基本概念，抑制传导干扰的滤波器设计，布线与变压器设计等章节。

2 传导测试的法规传导的法规因产品别的不同，其所适用之条文亦不同，一般是使用欧洲的EN-55022或是美国的FCC part15来定义其限制线，又可以区分为CLASS A与CLASS B两种标准，CLASS A为产品在商业与工业区域使用，CLASS B为产品在住宅及家庭区域使用，笔者所设计的产品为3C的家用电源，传导测试频段为150K~30MHz，在产品测试前请先确认申请的安规为何，不同的安规与等级会有不同的标准线。

图1举例为EN-55022CLASS B的限制线图，红色线为准峰值（QP, Quasi-peak）的限制线，粉红色为平均值（AV, Average）的限制线，传导测试最终的目地，就是测试的机台可以完全的低于其限制线，不论是QP值或AV值；一般在申请安规时，虽然只有在限制线下方即可申请，但多数都会做到低于2dB的误差以预防测试场地不同所导致的差异，而客户端有时会要求必需低于4~6dB来预防产品大量生产后所产生的误差。

图1图2图2为一量测后的例子，一般量测时都会先用峰值量测，因峰值量测是最简单且快速的方法，量测仪器以9KHz为一单位，在150K~30MHz之间用保持最大值(maximum hold)的方式来得到传导的峰值读值，用此来确认电源的最大峰值然后再依此去抓最高峰值的实际QP，AV值来减少扫描时间，图2的蓝色曲线为准峰值的峰值量测结果，一般在峰值量测完后会再对较高的6个频率点做准峰值(QP)与平均值(AV)的量测，就如同图2所标示。

一.什么是差模信号和共模信号差模信号：大小相等，方向相反的交流信号;双端输入时，两个信号的相位相差180度。

共模信号：大小相等。

方向相同。

双端输入时，两个信号相同。

在差分放大电路中，有两个输入端，当在这两个端子上分别输入大小相等、相位相反的信号，(这指有效信号)放大器能产生很大的放大倍数，我们把这种信号叫做差模信号，这时的放大倍数叫做差模放大倍数。

如果在两个输入端分别输入大小相等，相位相同的信号，(这实际是上一级由于温度变化(温漂)而产生的信号，是一种有害的东西)，为了形象化温漂而提出了共模信号，这时的放大倍数叫做共模放大倍数。

由于差分放大电路的构成特点，在差分放大电路中共模信号是不会被放大的，所以共模放大倍数很小(一般都小于1)。

计算公式又分为单端输出和双端输出，所以有四个共模信号和差模信号是指差动放大器双端输入时的输入信号。

二.什么是差模干扰和共模干扰任何两根电源线或通信线上所存在的干扰，均可用共模干扰和差模干扰来表示。

1.差模干扰差模干扰：差模干扰在两导线之间传输，属于对称性干扰，它定义为任何两个载流导体之间的不希望有的电位差。

各个信号间产生的相互干扰，一般使用电感电容就能过滤掉，就是我们经常使用的104,或者磁珠。

差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小。

差模干扰的电流大小相等，方向(相位)相反。

由于走线的分布电容、电感、信号走线阻抗不连续，以及信号回流路径流过了意料之外的通路等，差模电流会转换成共模电流。

2.共模干扰共模干扰：共模干扰在导线与地(机壳)之间传输，属于非对称性干扰，它定义为任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差;所有输出的波形都具有此属性，这个需要使用共模电感过滤。

在一般情况下，共模干扰幅度大、频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。

共模干扰一般来自电源。

共模干扰产生原因1. 电网串入共模干扰电压。

2. 辐射干扰(如雷电，设备电弧，附近电台，大功率辐射源)在信号线上感应出共模干扰，原因是交变的磁场产生交变的电流，地线-零线回路面积与地线-火线回路面积不相同，两个回路阻抗不同等原因造成电流大小不同。

开关电源的电磁干扰及其滤波措施1引言开关电源与线性稳压电源相比，具有功耗小、效率高、体积小、重量轻、稳压范围宽等特点，广泛用于计算机及外围设备、通信、自动控制、家用电器等领域。

但开关电源的突出缺点是产生较强的电磁干扰(EMI)。

EMI信号既占有很宽的频率范围，又有一定的幅度，经传导和辐射会污染电磁环境，对通信设备和电子仪器造成干扰。

如果处理不当，开关电源本身就会变成一个干扰源。

随着电子产品的电磁兼容性(EMC)日益受到重视，抑制开关电源的EMI，提高电子产品的质量，使之符合有关EMC标准或规范，已成为电子产品设计者越来越关注的问题。

2开关电源产生EMI的原理开关电源产生EMI的因素较多，其中由基本整流器产生的电流高次谐波干扰和变压器型功率转换电路产生的尖峰电压干扰是主要因素。

它们所以产生于电源装置的内部，是由于开关电源中的二级管和晶体管在工作过程中产生的跃变电压和电流，通过高频变压器、储能电感线圈和导线以及系统结构、元件布局等而造成的。

基本整流器的整流过程是产生EMI最常见的原因。

这是因为正弦波通过整流器后不再是单一频率的电流，而是变成单向脉动电源，此电流波形分解为一直流分量和一系列频率不同的交流分量之和。

实验结果表明，较高的谐波(特别是高次谐波)会沿着输电线路产生传导干扰和辐射干扰，一方面使接在其前端电源线上的电流波形发生畸变，另一方面通过电源线产生射频干扰，使接收机等产生噪声。

变压器型功率转换电路是实现变压、变频以及完成输出电压调整的部件，是开关稳压电源的核心，主要由开关管和高频变压器组成。

它产生的尖峰电压是一种有较大辐度的窄脉冲，其频带较宽且谐波比较丰富。

产生这种脉冲干扰的主要原因是：(1) 开关功率晶体管感性负载是高频变压器或储能电感。

在开关管导通的瞬间，变压器初级出现很大的电流，它在开关管过激励较大时，将造成尖峰噪声。

这个尖峰噪声实际上是尖脉冲，轻者造成干扰，重者有可能击穿开关管。

(2) 由高频变压器产生的干扰。

emi电路共模电感EMI电路共模电感是一种用于抑制电磁干扰（EMI）的重要元件。

在现代电子设备中，由于高频信号的存在，电磁干扰已成为一个普遍存在的问题。

而EMI电路共模电感的设计和应用，可以有效地减少电磁干扰对电子设备的影响。

我们来了解一下EMI电路共模电感的基本原理。

EMI电路共模电感是一种特殊的电感器件，它具有较高的电感值和较低的耦合系数。

在电磁干扰信号进入电子设备时，EMI电路共模电感可以通过其高电感值来阻断这些干扰信号的流动，从而减少对设备的干扰。

同时，由于其较低的耦合系数，EMI电路共模电感可以保持对差模信号的传输不受影响，以确保设备正常工作。

EMI电路共模电感的设计需要考虑到电感值的选择和电感器件的布局。

首先，根据设备的工作频率范围和电磁干扰信号的频谱特性，选择合适的电感值是非常重要的。

一般来说，电感值越大，对干扰信号的抑制效果越好。

然而，过大的电感值可能会导致设备差模信号的衰减，因此需要在设计中进行权衡。

其次，合理的电感器件布局也能够提高EMI电路共模电感的性能。

通过减小电感器件之间的互感耦合，可以进一步提高对干扰信号的抑制效果。

EMI电路共模电感在实际应用中有着广泛的应用。

例如，在电源滤波电路中，可以使用EMI电路共模电感来抑制由电源产生的高频干扰信号。

此外，在通信设备中，EMI电路共模电感也被广泛应用于抑制信号传输中的电磁干扰。

此外，EMI电路共模电感还可以用于电磁兼容性测试中，用于模拟电磁干扰环境，以评估设备的抗干扰能力。

然而，EMI电路共模电感的设计和应用也面临一些挑战。

首先，电感器件的尺寸和成本问题是需要考虑的因素。

由于电感值的选择和电感器件的布局需要满足一定的要求，因此需要在成本和性能之间进行平衡。

其次，EMI电路共模电感的设计还需要考虑到电路的整体结构和工作条件。

不同的电子设备在电路结构和工作条件上有所区别，因此需要根据实际情况进行设计和优化。

总结起来，EMI电路共模电感是一种重要的抑制电磁干扰的元件。

什么是共模干扰和差模干扰电源联盟---高可靠电源行业第一自媒体在这里有电源技术干货、电源行业发展趋势分析、最新电源产品介绍、众多电源达人与您分享电源技术经验，关注我们，搜索微信公众号：Power-union，与中国电源行业共成长！电压电流的变化通过导线传输时有二种形态，我们将此称做“共模”和“差模”。

设备的电源线、电话等的通信线、与其它设备或外围设备相互交换的通讯线路，至少有两根导线，这两根导线作为往返线路输送电力或信号。

但在这两根导线之外通常还有第三导体，这就是“地线”。

干扰电压和电流分为两种：一种是两根导线分别做为往返线路传输；另一种是两根导线做去路，地线做返回路传输。

前者叫“差模”，后者叫“共模”。

串模干扰（差模干扰）与共模干扰（接地干扰）。

以主板上的两条PCB走线（连接主板各元件的导线）为例，所谓串模干扰，指的是两条走线之间的干扰；而共模干扰则是两条走线和PCB地线之间的电位差引起的干扰。

小知识：EMI计算机内部的主板上混合了各种高频电路、数字电路和模拟电路，它们工作时会产生大量高频电磁波互相干扰，这就是EMI。

EMI还会通过主板布线或外接线缆向外发射，造成电磁辐射污染，不但影响其他的电子设备正常工作，还对人体有害。

PC板卡上的芯片在工作过程中既是一个电磁干扰对象，也是一个电磁干扰源。

总的来说，我们可以把这些电磁干扰分成两类：串模干扰（差模干扰）与共模干扰（接地干扰）。

以主板上的两条PCB走线（连接主板各元件的导线）为例，所谓串模干扰，指的是两条走线之间的干扰；而共模干扰则是两条走线和PCB地线之间的电位差引起的干扰。

串模干扰电流作用于两条信号线间，其传导方向与波形和信号电流一致；共模干扰电流作用在信号线路和地线之间，干扰电流在两条信号线上各流过二分之一且同向，并以地线为公共回路。

串模干扰和共模干扰如果板卡产生的共模电流不经过衰减过滤（尤其是像USB和IEEE1394接口这种高速接口走线上的共模电流），那么共模干扰电流就很容易通过接口数据线产生电磁辐射-在线缆中因共模电流而产生的共模辐射。

EMI电源滤波器的设计EMI电源滤波器通常由三部分组成：差模滤波部分、共模滤波部分和终端滤波部分。

差模滤波器主要用于滤除差模模式的干扰信号，共模滤波器主要用于滤除共模模式的干扰信号，而终端滤波器用于进一步滤除残余的高频干扰信号。

在设计EMI电源滤波器时，首先需要确定所需的滤波频率范围以及所能容忍的最大干扰水平。

然后，选择合适的滤波器拓扑结构和元件。

常用的拓扑结构包括RC滤波器、LC滤波器、Pi型滤波器、T型滤波器等。

具体的设计步骤如下：1.确定滤波频率范围：根据应用需求和电磁兼容性（EMC）标准要求，确定滤波器应该滤除的频率范围。

2.选择滤波器拓扑结构：根据滤波频率范围选择合适的滤波器拓扑结构。

RC滤波器适用于低频滤波，LC滤波器适用于高频滤波，Pi型滤波器和T型滤波器适用于中频滤波。

3.计算元件数值：根据滤波器的拓扑结构和所需的滤波频率范围，计算出所需的电阻、电容和电感元件的数值。

这些元件的数值可以通过经验公式或者电路仿真工具进行计算。

4.选取合适的元件：根据计算的元件数值，选取合适的电阻、电容和电感元件。

在选取电感元件时，需要考虑元件的电流和电压容量，以保证滤波器的可靠性和稳定性。

5.组装滤波器电路：根据设计的滤波器电路图，组装电阻、电容和电感元件。

在组装过程中，需要确保元件的良好焊接和连接，以避免电流或电压泄漏。

6.测试和优化：组装完成后，对滤波器进行测试和优化。

通过使用示波器或者频谱分析仪等测试设备，可以检测滤波器的滤波效果和性能，并进行必要的优化调整。

总结起来，EMI电源滤波器的设计需要经过确定滤波频率范围、选择滤波器拓扑结构、计算元件数值、选取合适的元件、组装滤波器电路和测试优化等步骤。

通过合理的设计和优化，可以有效降低电源中的电磁干扰，提高电子设备的可靠性和稳定性。

开关电源的共模干扰抑制技术|开关电源共模电磁干扰(EMI)对策详解由于MOSFET及IGBT和软开关技术在电力电子电路中的广泛应用，使得功率变换器的开关频率越来越高，结构更加紧凑，但亦带来许多问题，如寄生元件产生的影响加剧，电磁辐射加剧等，所以EMI问题是目前电力电子界关注的主要问题之一。

传导是电力电子装置中干扰传播的重要途径。

差模干扰和共模干扰是主要的传导干扰形态。

多数情况下，功率变换器的传导干扰以共模干扰为主。

本文介绍了一种基于补偿原理的无源共模干扰抑制技术，并成功地应用于多种功率变换器拓扑中。

理论和实验结果都证明了，它能有效地减小电路中的高频传导共模干扰。

这一方案的优越性在于，它无需额外的控制电路和辅助电源，不依赖于电源变换器其他部分的运行情况，结构简单、紧凑。

1 补偿原理共模噪声与差模噪声产生的内部机制有所不同：差模噪声主要由开关变换器的脉动电流引起；共模噪声则主要由较高的d/d与杂散参数间相互作用而产生的高频振荡引起。

如图1所示。

共模电流包含连线到接地面的位移电流，同时，由于开关器件端子上的d/d是最大的，所以开关器件与散热片之间的杂散电容也将产生共模电流。

图2给出了这种新型共模噪声抑制电路所依据的本质概念。

开关器件的d/d通过外壳和散热片之间的寄生电容对地形成噪声电流。

抑制电路通过检测器件的d/d，并把它反相，然后加到一个补偿电容上面，从而形成补偿电流对噪声电流的抵消。

即补偿电流与噪声电流等幅但相位相差180°，并且也流入接地层。

根据基尔霍夫电流定律，这两股电流在接地点汇流为零，于是50Ω的阻抗平衡网络（LISN）电阻（接测量接收机的BNC端口）上的共模噪声电压被大大减弱了。

图1 CM及DM噪声电流的耦合路径示意图图2 提出的共模噪声消除方法2 基于补偿原理的共模干扰抑制技术在开关电源中的应用本文以单端反激电路为例，介绍基于补偿原理的共模干扰抑制技术在功率变换器中的应用。

图3给出了典型单端反激变换器的拓扑结构，并加入了新的共模噪声抑制电路。

细说共模干扰和差模干扰一、共模信号和差模信号通常电源线有三根线，火线L，零线N和地线PE。

电压和电流的变化通过导线传输时有两种形态, 一种是两根导线分别做为往返线路传输, 我们称之为'差模'；另一种是两根导线做去路,地线做返回传输, 我们称之为'共模'。

如上图, 蓝色信号是在两根导线内部作往返传输的，我们称之为'差模'；黄色信号是在信号与地线之间传输的，我们称之为'共模'。

二、共模干扰与差模干扰任何两根电源线上所存在的干扰，均可用共模干扰和差模干扰来表示。

共模干扰在导线与地（机壳）之间传输，属于非对称性干扰，它定义为任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差；差模干扰在两导线之间传输，属于对称性干扰,它定义为任何两个载流导体之间的不希望有的电位差。

在一般情况下，共模干扰幅度大、频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。

差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小。

2.1共模干扰信号共模干扰的电流大小不一定相等，但是方向（相位）相同的。

电气设备对外的干扰多以共模干扰为主，外来的干扰也多以共模干扰为主，共模干扰本身一般不会对设备产生危害，但是如果共模干扰转变为差模干扰，干扰就严重了，因为有用信号都是差模信号。

2.2差模干扰信号差模干扰的电流大小相等，方向（相位）相反。

由于走线的分布电容、电感、信号走线阻抗不连续，以及信号回流路径流过了意料之外的通路等，差模电流会转换成共模电流。

2.3共模干扰产生原因1. 电网串入共模干扰电压。

2. 辐射干扰（如雷电，设备电弧，附近电台，大功率辐射源）在信号线上感应出共模干扰，原因是交变的磁场产生交变的电流，地线－零线回路面积与地线－火线回路面积不相同，两个回路阻抗不同等原因造成电流大小不同。

3.接地电压不一样，简单的说就电位差而造就了共模干扰。

4.设备内部的线路对电源线造成的共模干扰。

2.4共模干扰电流共模干扰一般是以共模干扰电流存在的形式出现的，一般情况下共模干扰电流产生的原因有三个方面：1. 外界电磁场在电路走线中的所有导线上感应出来电压（这个电压相对于大地是等幅和同相的），由这个电压产生的电流。

差模滤波和共模滤波1 差模滤波低频滤波可以分为两类，差模滤波和共模滤波。

根据前面的讨论，差模滤波试图减小电源线中通过地线返回的噪声。

这就意味着电源线中的噪声首先会流出机壳再通过地线返回。

因此滤波的策略就是在噪声流出机壳之前先将电源线的噪声旁路到地线中去，这样，噪声形成回路而且不会被测量到。

可以在电源线中串联一个电感，阻止其流出，同时，在电源线和地线之间跨接一个电容，为噪声提供一个低阻抗回路。

商用与军用尽管在前面对商用滤波和军用滤波的讨论已经表明了两者密切相关，但在设计一个低频差模滤波器的时候仍然会有不同之处。

问题是设计一个电感在前电容在后的滤波器还是一个电感在后电容在前的滤波器(从电源内部向外部供电看)。

商业测试方法通常测量电压，而且阻抗源相对比较大(50Ω)。

可以利用这个阻抗源来阻断噪声，因此采用电感在前电容在后的滤波器更好，如图9-17所示。

在某些情况下，噪声的幅值很小，可能不需要电感，这个电容就与50Ω的电阻组成分压网络，电容阻抗通常很小，因此可以分流大部分的噪声。

为使电路正常工作，电容的ESR非常关键。

在这种应用场合，需要采用多层瓷片电容或金属化塑料电容。

针对军用测试时，相反地，阻抗源是个低阻抗(10μF电容)，通过测量电流来测试噪声。

为防止噪声电流流过这个低阻抗，需要采用电容在前电感在后的滤波器(如图9-18所示)。

在这种情况下(与商业用途不一样)，毫无疑问，这个电容作为输入电容，如大的电解电容已经存在，最好在这个电容上再并联一个1μF或100nF的瓷片电容(或者同时并联——一般1μF的电容在1MHz 以下有效而100nF的电容可以工作到10MHz)。

这个方法通常用来解决大电容在高频下特性差的问题。

参数选取设计L和C的值是非常直观。

在测试时，已经知道没有滤波之前的噪声频谱，设计的二阶滤波器在转折频率以后可以将噪声以40dB／十倍频的斜率衰减。

下面是设计滤波器转折频率的步骤。

实用提示首先找出超指标的噪声最低频率分量(如前面所述，最好采用单纯的测量差模的方法，而不是测量差模和共模混合的测量方法)。

传导式EMI的测量技术(一)差模和共模「传导式（conducted）EMI」是指部分的电磁（射频）能量透过外部缆线（cable）、电源线、I/O互连介面，形成「传导波（propagation wave）」被传送出去。

本文将说明射频能量经由电源线传送时，所产生的「传导式杂讯」对PCB的影响，以及如何测量「传导式EMI」和FCC、CISPR 的EMI限制规定。

1.差模和共模杂讯「传导式EMI」可以分成两类：差模（Differential mode；DM）和共模（Common mode；CM）。

差模也称作「对称模式（symmetric mode）」或「正常模式（normal mode）」；而共模也称作「不对称模式（asymmetric mode）」或「接地泄漏模式（ground leakage mode）」。

图一：差模和共模杂讯由EMI产生的杂讯也分成两类：差模杂讯和共模杂讯。

简言之，差模杂讯是当两条电源供应线路的电流方向互为相反时发生的，如图1(a)所示。

而共模杂讯是当所有的电源供应线路的电流方向相同时发生的，如图1(b)所示。

一般而言，差模讯号通常是我们所要的，因为它能承载有用的资料或讯号；而共模讯号（杂讯）是我们不要的副作用或是差模电路的「副产品」，它正是EMC的最大难题。

从图一中，可以清楚发现，共模杂讯的发生大多数是因为「杂散电容（stray capacitor）」的不当接地所造成的。

这也是为何共模也称作「接地泄漏模式」的原因。

图二：差模和共模杂讯电路在图二中，L是「有作用（Live）」或「相位（Phase）」的意思，N是「中性（Neutral）」的意思，E是「安全接地或接地线（Earth wire）」的意思；EUT是「测试中的设备（Equipment Under Test）」之意思。

在E下方，有一个接地符号，它是采用「国际电工委员会（International Electrotechnical Commission；IEC）」所定义的「有保护的接地（Protective Earth）」之符号（在接地线的四周有一个圆形），而且有时会以「PE」来注明。

差模信号和共模信号和滤波器在电子技术中的应用1概述随着微电子技术的发展和应用，电磁兼容已成为研究微电子装置安全、稳定运行的重要课题。

抑制电磁干扰采用的技术主要包括滤波技术、布局与布线技术、屏蔽技术、接地技术、密封技术等。

而干扰源的传播途径分为传导干扰和辐射干扰。

传导噪声的频率范围很宽，从10kHz～30MHz，仅从产生干扰的原因出发，通过控制脉冲的上升与下降时间来解决干扰问题未必是一个好方法。

为此了解共模和差模信号之间的差别，对正确理解脉冲磁路和工作模块之间的关系是至关重要的。

在抑制电磁干扰的各项技术中，采用滤波技术对局域网（LAN）、通信接口电路、电源电路中减少共模干扰起着关键作用。

所以掌握滤波器的工作原理和其实用电路的结构及其正确的应用，是微电子装置系统设计中的一个重要环节。

2差模信号和共模信号差模信号又称为常模、串模、线间感应和对称信号等，在两线电缆传输回路，每一线对地电压用符号V1和V2来表示。

差模信号分量是VDIFF。

纯差模信号是：V1=－V2；其大小相等，相位差180°；VDIFF=V1－V2，因为V1和V2对地是对称的，所以地线上没有电流流过，差模信号的电路如图1所示。

所有的差模电流（IDIFF）全流过负载。

差模干扰侵入往返两条信号线，方向与信号电流方向一致，其一种是由信号源产生，另一种是传输过程中由电磁感应产生，它和信号串在一起且同相位，这种干扰一般比较难以抑制。

共模信号又称为对地感应信号或不对称信号，共模信号分量是VCOM，纯共模信号是：VCOM=V1=V2；大小相等，相位差为0°；V3=0。

共模信号的电路如图2所示。

干扰信号侵入线路和接地之间，干扰电流在两条线上各流过二分之一，以地为公共回路；原则上讲，这种干扰是比较容易消除的。

在实际电路中由于线路阻抗不平衡，使共模信号干扰会转化为不易消除的串扰干扰。

的。

电源线噪声分为两大类：共模干扰、差模干扰。

共模干扰定义为任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差;差模干扰定义为任何两个载流导体之间的不希望有的电位差。

如上图, 蓝色信号是在两根导线内部作往返传输的，我们称之为”差模”;黄色信号是在信号与地线之间传输的，我们称之为”共模”。

2.1共模干扰信号共模干扰的电流大小不一定相等，但是方向(相位)相同的。

电气设备对外的干扰多以共模干扰为主，外来的干扰也多以共模干扰为主，共模干扰本身一般不会对设备产生危害，但是如果共模干扰转变为差模干扰，干扰就严重了，因为有用信号都是差模信号。

2.2差模干扰信号差模干扰的电流大小相等，方向(相位)相反。

由于走线的分布电容、电感、信号走线阻抗不连续，以及信号回流路径流过了意料之外的通路等，差模电流会转换成共模电流。

2.3共模干扰产生原因1. 电网串入共模干扰电压。

2. 辐射干扰(如雷电，设备电弧，附近电台，大功率辐射源)在信号线上感应出共模干扰，原因是交变的磁场产生交变的电流，地线-零线回路面积与地线-火线回路面积不相同，两个回路阻抗不同等原因造成电流大小不同。

3.接地电压不一样，简单的说就电位差而造就了共模干扰。

4.设备内部的线路对电源线造成的共模干扰。

2.4共模干扰电流共模干扰一般是以共模干扰电流存在的形式出现的，一般情况下共模干扰电流产生的原因有三个方面：1. 外界电磁场在电路走线中的所有导线上感应出来电压(这个电压相对于大地是等幅和同相的)，由这个电压产生的电流。

2. 由于电路走线两端的器件所接的地电位不同，在这个地电位差的驱动下产生的电流。

3. 器件上的电路走线与大地之间有电位差，这样电路走线上会产生共模干扰电流。

2.5注意事项1.器件如果在其电路走线上产生共模干扰电流，则电路走线会产生强烈的电磁辐射，对电子、电气产品元器件产生电磁干扰，影响产品的性能指标;2.当电路不平衡时，共模干扰电流会转变为差模干扰电流，差模干扰电流对电路直接产生干扰影响。