Ratio modo diferencial - modo común en CEM

Qué es y cómo interpretar el ratio modo diferencial - modo común en CEM

En compatibilidad electromagnética (CEM), uno de los conceptos más importantes para entender la generación de interferencias es la relación entre las corrientes en modo diferencial y en modo común. Este comportamiento está directamente ligado a las capacidades parásitas del sistema y a cómo están dispuestos los conductores.

En condiciones ideales, un circuito perfectamente simétrico no generaría corriente en modo común a partir de una perturbación en modo diferencial. Sin embargo, en el mundo real, ese equilibrio rara vez existe, y es precisamente ese desbalanceo el que da lugar a problemas de interferencias. :contentReference[oaicite:0]{index=0}

Relación entre modo diferencial y modo común

Cuando las capacidades parásitas de los dos conductores están equilibradas, la corriente inducida en modo diferencial no genera corriente en modo común. Pero cuando existe una diferencia entre ellas, aparece una corriente en modo común que circula por la masa o por caminos no previstos.

Este fenómeno es clave en instalaciones industriales, ya que explica por qué sistemas aparentemente correctos empiezan a generar emisiones o problemas de ruido cuando se modifican recorridos de cable o condiciones físicas del entorno.

Qué es el ratio modo diferencial / modo común

El ratio MD/MC (modo diferencial / modo común) indica la proporción entre la perturbación en modo diferencial y la corriente generada en modo común.

Un ratio alto significa que la mayor parte del ruido permanece en modo diferencial y que apenas se genera corriente en modo común. Esto suele ocurrir cuando los conductores tienen capacidades parásitas similares, es decir, cuando están bien equilibrados respecto al plano de referencia.

Por el contrario, un ratio bajo indica que pequeñas perturbaciones en modo diferencial generan grandes corrientes en modo común. Esto ocurre cuando existe un desbalanceo importante entre los conductores.

Importancia del diseño del cableado

El valor de este ratio depende en gran medida del diseño físico del sistema, especialmente del cableado:

Cuando los conductores están a distancias similares del plano de masa y tienen recorridos parecidos, las capacidades parásitas tienden a equilibrarse. En cambio, si uno de los conductores está más próximo a masa o sigue un recorrido distinto, se produce el desbalanceo.

En el ámbito industrial, esto se traduce en que la forma de instalar los cables influye directamente en la aparición de problemas de CEM.

El papel del cable trenzado

Una de las soluciones más habituales para mejorar este comportamiento es el uso de cable trenzado.

El trenzado permite que ambos conductores estén continuamente intercambiando su posición relativa respecto al entorno, lo que hace que sus capacidades parásitas sean prácticamente iguales a lo largo de todo el recorrido. De esta forma, se consigue un sistema mucho más equilibrado y se reduce la conversión a modo común. :contentReference[oaicite:1]{index=1}

Cómo se expresa el ratio en CEM

El ratio modo diferencial / modo común es una magnitud adimensional, ya que relaciona tensiones con tensiones o corrientes con corrientes.

En la práctica, suele expresarse en decibelios (dB) mediante la fórmula:

20 · log (MD / MC)

Esto permite interpretar fácilmente la relación entre ambas magnitudes en términos logarítmicos, que es el formato habitual en análisis electromagnético.

Ejemplo práctico

Si una corriente inducida en modo diferencial es de 10 mA y la corriente generada en modo común es de 1 mA, el ratio sería:

MD/MC = 10

Expresado en decibelios:

20 · log(10) = 20 dB

Si se expresa al revés (MC/MD), el valor sería 0,1 y en decibelios -20 dB. La interpretación es la misma, pero cambia el signo en función de cómo se defina la relación. :contentReference[oaicite:2]{index=2}

El ratio entre modo diferencial y modo común es un concepto clave para entender muchos problemas de compatibilidad electromagnética en instalaciones industriales. No se trata solo de la señal o del equipo, sino de cómo el diseño físico del sistema afecta a las capacidades parásitas y al equilibrio del circuito.

Un buen diseño de cableado, el uso de conductores trenzados y la simetría en la instalación permiten reducir la generación de corrientes en modo común y mejorar la fiabilidad global del sistema.