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面试题:共模电感上的共模信号能量最终去哪里了?

大家好,我是硬件微讲堂。这是在电子星球的第12篇原创文章。

       上周发的关于“共模电感作用”的文章,阅读量比平时多了不少,说明大家对这个比较感兴趣。有朋友看完文章说可惜没有提到共模信号的能量最终去了哪里。那今天就围绕这个问题来展开。

1、一个面试题

      “共模电感上的共模信号能量最终去哪里了?怎么去的”,对EMC工程师和硬件工程师岗位来说,这当做一道面试题,一点也不为过。

2、什么是共模信号?

       要搞清楚这个问题,首先要理解什么是共模信号。关于这个,网上介绍很多,这里不展开介绍,只说下自己的理解:(个人理解,不甚严谨)

1)差模信号,是相对传输线回路负极的信号,信号回流都是通过负极回流

2)共模信号,是相对Earth的信号,信号回流都是通过大地回流

      下图为笔者手工画的,请忽略线条的不规整。通过下图,可以看出共模信号最终的回流是到大地。

3、50分的答案是这样…

       共模电感上的共模信号能量最终流向的大地(Earth)。

      二火点评:虽然说出了共模信号的能量流向,但是没有讲出来共模能量如何流向大地。所以这个答案判定为不及格。

4、60分的答案是这样…

     共模电感上的共模信号能量是通过LC低通滤波器,最终流向的大地(Earth)。

      二火点评:这个答案讲出了共模电感上共模能量流向大地的方式。但是没有做必要的展开和说明(如怎样形成的LC低通滤波器),所以这个只能勉强及格。

5、80分的答案是这样…

       共模电感与电路中的电容(如Y电容)组成LC低通滤波器,给共模信号低通路径,最终流向大地。以开关电源的共模电感为例,如下图所示,CMC、Cx、Cy共同构成输入端口的滤波电路。Cx是差模电容,Cy是共模电容。

    CMC可以等效为Lcm和Ldm。Lcm为共模电感,Ldm为共模电感的差模漏感(上篇文章中有具体说明)。

    对共模信号而言,在上图中,将L和N以大地(Earth)为中轴线对折,Lcm与Cy构成L或N对大地(Earth)的LC低通滤波器,如下图所示。该滤波器给共模干扰提供低通路径,最终把能量泄放到大地。

       对差模信号来说,忽略共模的Lcm和Cy如下图所示,只保留Ldm和2个Cx,那么Ldm和Cx构成L对N的LC低通滤波器。

      二火点评:这个答案讲出了共模电感上共模能量的流向以及方式。同时还以开关电源输入端口滤波电路为例,阐述了共模低通滤波和差模低通滤波的形成过程。这说明说明答题者对共模电感以及EMI方面有一定的了解。

6、90分的答案是这样…

      共模电感与电路中的电容(如Y电容、寄生电容、分布电容)组成LC低通滤波器,给共模信号提供低通路径,最终回流向大地。

      以开关电源的共模电感为例……这部分和上面80分的答案一致,不赘述。

      还有像USB、CAN、100Base-T1等网络上只有共模电感,没有电容。电路明面上没有电容好像不能组成LC低通滤波器,无法提供低通回流路径。但实际上,电子器件焊接在PCB板之后,都会存在一定的寄生电容寄生电感,PCB layout走线也会存在分布电容,这些在无形中都是共模干扰的回流路径。这一点在EMC的抗干扰测试中表现的尤为重要。

     二火点评:这个答案讲出了共模电感上共模能量的流向以及方式,阐述了开关电源输入端口滤波电路的滤波原理,更出乎意料的提到了寄生电容、分布电容给共模干扰提供回流路径等EMS相关内容。这说明对共模电感以及EMS方面有比较深入的了解。

      怎么样?一个简短的问题,给出的回答可浅可深,就看你对这个知识点的理解达到怎样的程度。你学废了么? 

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  • junjgg 2022-05-02 12:01
    棒棒哒
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  • 电源技能成长记 2022-03-21 09:30
    讲的非常好!看懂了,支持!
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