產(chǎn)品的EMI發(fā)射控制包括傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射兩種，前者主要是指沿著電源線的干擾發(fā)射，后者是指電磁波的輻射發(fā)射。解決輻射發(fā)射的主要方法是使用屏蔽機(jī)箱、屏蔽電纜、電纜濾波，盡量降低線路PCB板的電磁輻射也是設(shè)計(jì)中不可缺少的部分。差模電流產(chǎn)生差模輻射，共模電流產(chǎn)生共模發(fā)射，其設(shè)計(jì)都有對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)發(fā)射能量的計(jì)算公式。

因此，對(duì)于EMI發(fā)射問題的就需要分析電路中的差模電流與共模電流。

對(duì)于電子設(shè)計(jì)工程師來說：什么電流通常稱為差模電流（DM）或差分電流。按通俗的說法，他們就是從電源到負(fù)載然后再從負(fù)載回到電源的信號(hào)電流或電源電流。DM電流沿著環(huán)路流動(dòng)，從電源到負(fù)載的輸出電流以及從負(fù)載回到電源的返回電流。這兩條路徑靠得越近，產(chǎn)生的自感應(yīng)磁場(chǎng)就越小，這將會(huì)減小與其他導(dǎo)線、PCB走線及電路的耦合。

當(dāng)電源、PCB信號(hào)走線或?qū)Ь€與其返回路徑相遠(yuǎn)離時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較大的環(huán)路。如下圖所示，這種情況下就會(huì)容易出現(xiàn)問題。環(huán)路越大，產(chǎn)生的輻射磁場(chǎng)就越大，反之，這也更容易于接收其他磁場(chǎng)源產(chǎn)生的磁場(chǎng)。這就會(huì)將干擾引入這些電路中來。

圖示的結(jié)果是常見的錯(cuò)誤：迫使高頻返回電流遠(yuǎn)離阻抗最小的路徑形成大的環(huán)路天線

當(dāng)然在大多的物聯(lián)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中會(huì)使用多層板的方案，通常使用的是返回層或參考層。返回層或參考層上的PCB走線會(huì)與其下面的返回電路產(chǎn)生直接的感性耦合。具有較好耦合返回路徑的PCB走線能使其和返回路徑之間的閉合環(huán)路面積最小，從而使印制線產(chǎn)生的發(fā)射最小，以及使電路對(duì)外界干擾的敏感度最低。如下圖所示。

PCB布線上小的環(huán)路面積示意圖

然而，當(dāng)對(duì)PCB進(jìn)行布線時(shí)，如果信號(hào)電流路徑和返回電流路徑之間相距若干層或在返回層或參考層上存在孤島或切口（信號(hào)出現(xiàn)跨分割），那么參考層將會(huì)失去其所有的優(yōu)點(diǎn)。

DM電流流過的路徑與共模（CM）電流流過的路徑不同。CM電流的不同之處在于他們沿著信號(hào)電路（或信號(hào)路徑）流動(dòng)時(shí)的方向相同。他們的值通常也是非常小的，為uA級(jí)的。一個(gè)很好理解DM電流和CM電流的方法是，每個(gè)DM電流（數(shù)字信號(hào)）要求專用的返回路徑才都能工作，而CM電流要求提供返回路徑就可以共用。如果沒有為CM（共模電流路徑）信號(hào)提供返回路徑，那么它將會(huì)自己尋找，這極有可能會(huì)形成一個(gè)很大的閉環(huán)面積，從而產(chǎn)生強(qiáng)的輻射發(fā)射！

考慮兩個(gè)相關(guān)系統(tǒng)的情況（電路1和電路2），如下圖所示。這個(gè)系統(tǒng)可以是兩個(gè)集成電路或兩塊電路板，他們具有共同的返回或參考路徑。如果返回路徑為一層，那么兩個(gè)子系統(tǒng)之間的阻抗將是非常小的，為毫歐級(jí)的。即便如此，如果在返回路徑的兩個(gè)點(diǎn)之間進(jìn)行測(cè)量，也會(huì)存在很小的電壓，這是由EM（電磁場(chǎng)）場(chǎng)感應(yīng)產(chǎn)生的不同電流流過這些小的阻抗產(chǎn)生的。如果這兩點(diǎn)之間存在電壓降，那么他們之間肯定存在電流。

正是這個(gè)小電流產(chǎn)生了CM電流，其在信號(hào)路徑和信號(hào)返回路徑上的流動(dòng)方向相同。這種情況也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)在與產(chǎn)品相連接的I/O電纜上，這極可能是輻射發(fā)射產(chǎn)生超標(biāo)的原因之一。

電路1的參考層和電路2的參考層之間的電壓差產(chǎn)生共模電流

產(chǎn)生CM(共模)電流的其它方法還包括利用電壓源，其可能與機(jī)殼產(chǎn)生的容性耦合，再比如通過電源的散熱片。開關(guān)裝置（開關(guān)電源電路）與外殼之間的電壓能在整個(gè)電路中產(chǎn)生CM（共模）電流。對(duì)于這種情況，必須在外殼上找一個(gè)連接讓CM（共模）電流流回到電源。對(duì)于與外殼沒有任何交流連接的孤立電源，這將會(huì)使所有的電源和互連電纜都產(chǎn)生輻射發(fā)射，應(yīng)盡力讓這種電能返回到外殼，然后經(jīng)由外殼再次返回到電源。

如果返回層上存在被忽視的開槽或裂縫從而迫使返回電流流過較長的路徑，或者如果高頻信號(hào)電路的電源或負(fù)載間被忽視的阻抗匹配很差，那么也會(huì)產(chǎn)生CM電流。

由于CM（共模）信號(hào)與其返回路徑之間的距離很大，那么與DM(差模)的相比CM噪聲能產(chǎn)生更有效的輻射。一些仿真模型表明，根據(jù)頻率和電流回路的幾何形狀，CM電流產(chǎn)生的輻射能量效率更高，為DM(差模)輻射的106倍。至少可以說1uA的CM(共模)電流產(chǎn)生的輻射能量相對(duì)于2mA多的DM（差模）電流產(chǎn)生的輻射能量。

審核編輯 ：李倩