嘉峪检测网 2025-02-23 09:30
导读：本文主要举例分析某产品出现辐射、传导抗扰度问题的现象、原因分析，解决措施，思考与启示。
本文主要举例分析某产品出现辐射、传导抗扰度问题的现象、原因分析，解决措施，思考与启示。
1.现象描述:抗扰度测试的“双向异常”
某产品，有RF (射频) 功率放大功能，其抗扰度测试配置图如下所示：
在抗扰度测试中上演了一场灵异事件——产品在进行电源口传导抗扰度测试（测试等级为3V）及壳体辐射抗扰度测试（测试等级为3V/m）时，机器出现抽风现象。
干扰竟让485通信随机抽风！监控系统像中了邪，七八次异常毫无规律，工程师集体抓狂。
诡异现象：
485监控线换屏蔽线+铜箔包裹，异常依旧阴魂不散
改布线并输出端加电容，信号质量反遭毒手
0.5μH小共模电感竟成终极救星
2.原因分析：差分线的“共模漏洞”
第一幕：平行布线的死亡30cm
由于进行电源线传导抗扰度测试时出现监控信息异常, 所以先从电源线和监控线的隔离进行对策｡
配置监控线､ 电源线都是通过一个连接器出入的｡
射频线均为同轴电缆, 485信号的监控线为普通双绞线, 电源线为普通电源线｡
在模块内部, 电源线和监控线有一段平行布线, 大概有30cm, 然后各自分配到电源板和监控板｡
为了排除线间耦合的因素, 首先把模块内外的监控线通过裹铜箔并在连接器处接地处理｡
重新测试, 无明显改善, 上报异常还是依然出现｡
之后, 模块内外的监控线都改成屏蔽双绞线, 并在连接器处进行接地处理, 测试结果有些改善, 但是上报异常还是出现｡
怀疑是模块内部电源线和监控线的平行布线距离过长, 于是在模块内部更换布线方式｡ 更换布线方式后的设备内部结构示意图如下图所示：
电源线和监控线在平行布线后都连到防雷板, 再从防雷板分别接到电源板和监控板。
怀疑电源线和监控线平行布线过长引起的电源口传导抗扰度测试出现异常｡
更改了布线, 图中虚线是更改后的监控线布线位置｡
监控线在挡板下布线, 靠挡板来增加隔离距离｡
更改布线后, 重新测试, 并没有多大改善, 仍然会出现监控信息上报异常, 证明仅靠增加电源线和监控线的隔离作用并不是很明显｡
如此这般，这般如此，只能从电路上想办法了。
在电路图中，485监控电路分TX和RX 两部分, 监控信息上报的是TX部分｡如下图所示为监控部分的电路图：
图中485电路中, TX部分走差分信号, 靠继电器选择进行备份｡ 差分线上有双向保护器件, 还串有匹配电阻｡
在上图所示位置加滤波电容 C1 ､ C2 , 电容值为 0.1 μF, 重新测试后, 效果明显改善｡
每次传导抗扰度测试中只有2~3次监控信息上报异常｡
之后, 加大电容量, 在相同的位置处并联多个0.1μF的电容, 再次测试后, 发现通信出现中断。
原因是电容量被加大后, 对信号的传输质量影响过大｡ 该模块485通信信号频率为10kHz｡ 虽然电容有效果, 但是电容会影响信号质量｡
由以上测试验证，我们可以推出信号的干扰路线：
[干扰入侵路线]
电源线噪声 → 30cm平行走线耦合 → 485差分线 → 击穿保护器件 → 监控通信异常
关键证据：
改用屏蔽双绞线仅降低一定的异常率
0.1μF电容引发信号畸变（10kHz通信频率躺枪）
第二幕：共模电感的“电磁太极”
那么能不能既消除掉干扰，又能不影响我的信号呢？此时，一个神奇的器件就闪亮登场了。
它就是帅气的“共模电感”。
正常信号电流主要受线圈电阻的影响 (和少量因漏感造成的阻尼)。
当有共模电流流经线圈时, 由于共模电流的同向性, 会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗, 使线圈表现为高阻抗, 产生较强的阻尼效果, 以此衰减共模电流, 达到共模滤波的目的｡
理想共模电感对差模信号产生的效果为零｡ 实际应用的共模电感由于漏感的存在, 对差分信号会有一定的影响, 但是远小于电容｡
最后总结：
差模信号：两线圈磁场抵消，畅通无阻
共模干扰：感抗飙升，当场格杀
漏感控制：＜5%确保信号完整性
3.处理措施：给信号线请“电磁保镖”
抗扰度改造三步曲
串联共模电感（0.5μH）：在485线筑起电磁长城
优选高饱和电流型号：应对3A工作电流不磁饱和
360°接地处理：连接器处良好接地
4.思考与启示：滤波器的“文武之道”
血泪经验包
差分线≠免疫体：长距离平行布线照样中招
电容是把双刃剑：滤波同时可能阉割信号
电感选型三要素：阻抗曲线、饱和电流、自谐振频率
举一反三技巧
敏感信号线穿越噪声区必加共模电感
优先选用三线绕制共模电感（增强耦合）（漏感可以做到5%，常规双线漏感10%-20%）
万用表实测电感两端压降＜50mV（确保不影响信号）
电感总是与低阻抗部分串联， 电容总是与高阻抗部分并联， 实现阻抗失配，从而达到滤波目的。
来源：电子工程师之家
