コモンモード信号と差動モード信号
この記事では、コモンモードチョークによるEMI問題の解決方法と、他のソリューションと比較した場合の使用メリットについて説明します。
コモンモード信号と差動モード信号の違いを理解することは、ノイズを減らすために回路に何が必要かを知る上で非常に重要です。
ノイズが差動モードかコモンモードかはどうしたら分かるでしょうか？問題のノイズがコモンモードか差動モードかをテストする1つの方法は、問題のケーブルにWürth Elektronikのスナップケーブルフェライトを装着することです。
スナップケーブルフェライトを装着することで、ノイズの低減が改善されれば、問題はコモンモードであることが確認できます。そうでない場合は、差動ノイズの問題である可能性があります。ただしケーブルには、負荷に向かっているワイヤと負荷から返ってくるワイヤの、両方のワイヤが含まれていることを確認してください。
コモンモードの問題
次に、コモンモードに関する問題を取り上げ、当社の表面実装製品群に焦点を当てます。コモンモードチョークは、コモンモードノイズと呼ばれる特定の電気的ノイズを低減するために使用されます。これらは、電流補償チョーク、電流キャンセルチョークとも呼ばれます。
コモンモードチョークは、AC/DC電源（大電流が流れるライン）や、信号ラインなどの信号の歪みで問題が生じる用途で効果を発揮します。AC電源の場合、コモンモードノイズはグランドとニュートラル/位相の間のノイズ信号です。
これらは誘導結合または容量結合された差動モード信号から発生するため、差動モードノイズよりも周波数範囲が大きくなる傾向があります。
このフライバックコンバータの例では、電源ラインに差動モードの干渉電流が形成されていることがわかります。 干渉電流が2つの異なる方向に流れています。
差動信号の場合、電流は回路に流れ込み（V1）、負荷を通って再び流れ出す（V2）ことがわかります。各ワイヤの電圧は、グランド電位に対する相対的なものです。しかし、それらの電流はグランドを通過することはありません。
ケーブル方式のシステムの場合、この差動信号を探します。これがデータを運ぶ信号となります。
差動モード信号の場合、V1電圧からV2電圧を引いた値が差動電圧に等しくなります。チョークを通すと、この信号の電流は反対の、しかし等しい磁界を作り、互いに打ち消し合います。信号はゼロインピーダンスになるため、減衰することなくチョークを通過します。
この例では、コモンモード干渉電流は、回路の両方の経路に同じ方向で流れていることがわかります。そのため、通常はグランドプレーンやワイヤを介して、リターンパスがなければなりません。
ここでは寄生容量を介して、コモンモード電流がグランドへ流れる経路が形成されていることがわかります。負荷には電位差がないため、電流は流れません。
2つの入力信号の大きさは等しいため、チョークの中でこれらの信号による磁界は、互いに打ち消し合うのではなく、足し合わされることになります。その結果、コモンモード信号に対するインピーダンスが高くなり、信号が大きく減衰することになります。この電位はグランドに対して変化します。この電位がグランドに対して変化すると、放射やノイズが発生します。
これらの信号は、データを伝送しないため、望ましくありません。また、独立したグランドを使用すると、電位差が生じ、コモンモードノイズが発生することがあります。これは、グランドループの原因となるため、一般的によく知られています。
これは、リモートソースなど、接地されていないソースでも発生します。アナログ信号用のケーブルがしっかり接地されていることを確認し、きちんと接地されたシステムを構築することで、多くの頭痛の種を軽減することができます。これらは、設計を誤るとアンテナの役割を果たすことになります。
この記事の情報およびメディアは、Würth Elektronikから提供されたものです。