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)計都有對應(yīng)的預(yù)測發(fā)射能量的計算公式。

因此，對于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。

對于電子設(shè)計工程師來說：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)載回到電源的信號電流或電源電流。DM電流沿著環(huán)路流動，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)磁場就越小，這將會減小與其他導(dǎo)線、PCB走線及電路的耦合。

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

圖示的結(jié)果是常見的錯誤：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)計中會使用多層板的方案，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PCB進(jìn)行布線時，如果信號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（信號出現(xiàn)跨分割），那么參考層將會失去其所有的優(yōu)點。

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電路（或信號路徑）流動時的方向相同。他們的值通常也是非常小的，為uA級的。一個很好理解DM電流和CM電流的方法是，每個DM電流（數(shù)字信號）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）信號提供返回路徑，那么它將會自己尋找，這極有可能會形成一個很大的閉環(huán)面積，從而產(chǎn)生強的輻射發(fā)射！

考慮兩個相關(guān)系統(tǒng)的情況（電路1和電路2），如下圖所示。這個系統(tǒng)可以是兩個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，那么兩個子系統(tǒng)之間的阻抗將是非常小的，為毫歐級的。即便如此，如果在返回路徑的兩個點之間進(jìn)行測量，也會存在很小的電壓，這是由EM（電磁場）場感應(yīng)產(chǎn)生的不同電流流過這些小的阻抗產(chǎn)生的。如果這兩點之間存在電壓降，那么他們之間肯定存在電流。

正是這個小電流產(chǎn)生了CM電流，其在信號路徑和信號返回路徑上的流動方向相同。這種情況也經(jīng)常會出現(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電路中產(chǎn)生CM（共模）電流。對于這種情況，必須在外殼上找一個連接讓CM（共模）電流流回到電源。對于與外殼沒有任何交流連接的孤立電源，這將會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，或者如果高頻信號電路的電源或負(fù)載間被忽視的阻抗匹配很差，那么也會產(chǎn)生CM電流。

由于CM（共模）信號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)生的輻射能量相對于2mA多的DM（差模）電流產(chǎn)生的輻射能量。

審核編輯 ：李倩