TA的每日心情 | 开心
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本帖最后由 LJH1139389397 于 2021-7-23 15:28 编辑
& Y5 `( {3 _9 c$ _: K
+ s; X1 c6 S# i; j6 R0 r 一、差模、共摸干扰的概念% r8 B0 @9 g+ f+ b+ \% q% j
任何两根电源线或通信线上所存在的干扰，均可用共模干扰和差模干扰来表示：共模干扰在导线与地（机壳）之间传输，属于非对称性干扰，它定义为任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差；差模干扰在两导线之间传输，属于对称性干扰,它定义为任何两个载流导体之间的不希望有的电位差。在一般情况下，共模干扰幅度大、频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小。
: u i( `' g$ \. l- n) [
5 P5 f! a4 C: k7 _2 Y9 r1、差模干扰（Differential-mode InteRFerence）定义为任何两个载流导体之间的不希望有的电位差。
) M: g/ D$ ^2 x$ a0 n" O0 _
8 d# U0 s O9 e2 @* r2、共摸干扰（Common- mode Interference）定义为任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差；# `* ~/ `$ G, h2 Y" Z4 y
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+ d( l1 q2 N; ]! r
2 o s8 q2 M5 \2 k/ H" g如上图, 蓝色信号是在两根导线内部作往返传输的，我们称之为"差模"；而黄信号是在信号与地线之间传输的，我们称之为"共模"。4 b: N( }3 i5 w* T5 g) P
* L+ Q" p" D p& v二、存在的方式
( H6 S, F! M/ i i
# Q2 U% Y% Q9 `* v3 b- T* j1、存在于电源线路中 r; c0 j* a3 |- f, q) i
( a% v3 ]- Z% U) ~$ D# |) g$ t; x2 c% Z如下图所示的，当市电中L进，N出构成大小相同、方向相反的线路，就会产生差模干扰；而当L、N相对于大地，产生方向相同，大小不一的线路时，就会产生共摸干扰。4 y! V' [( S. P7 Y$ n& ^/ A
0 j2 M8 x, I8 G) ~7 l. r* `1 o
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: ]/ s9 c. x0 V. H& O) p; I
: D$ t' S+ B ] G! D( i' p. B" q! E/ K/ O2、存在于通信线路中& A' L' q3 ]0 @ `; ]
4 @/ `$ R. T1 _7 r6 c
（1）、以RS485电路为例，由于485通信是以差分电压形式传输，因此是一种方向相同，大小不一的信号，主要是产生共摸干扰。 s; ]. \, q. t$ P
# w- }* T% V& l$ @7 i+ M![]() . ~8 b! ` y. p; H8 c0 B: X* n
* D# _+ i) c6 ?
（2）、以RS232电路为例，232通信是采用全双工方式，通信线路上一条信号线，一条信号返回线，符合产生差模干扰的条件；由于这种通信方式，导致抗干扰能力差，外部出现共摸干扰时，很容易影响到传输信号，所以在接口保护上，既要做到差模干扰防护，又要做到共摸干扰防护；但是共摸干扰是主要影响源，即做到共摸防护，也就做到了差模防护。
5 e! S0 z! _+ N, D% F) ^& Q6 X! u
1 A: Q- @; p- ^1 |! }![]()
5 T( x/ j) F! i0 j4 E0 s8 i+ E8 y
7 L6 v0 ^( v3 r2 x# w, x( [7 U! H' ?' r7 W/ w: P
三、如何消除电源线路中差模、共摸干扰？9 M$ g8 E+ T P9 X
+ s" c; p! F) X h" P$ p) P
做差模、共摸干扰防护，一方面可防止外部信号对电路本身的影响，另一面是防止电路本身对外部线路的影响；在某些电路中，主要以共摸干扰防护为主，因为大部分外部干扰为共摸干扰，做好了共摸防护，也就做好了差模防护。( ~* x' Z- H6 e) f
0 a4 Q2 j8 b9 e* `
1、针对电源中的差模干扰消除方式2 K% O) _. ^5 P
/ z/ N4 \" H* p( E, j& L![]()
4 V# l l+ V/ G4 |2 Z5 w5 |% r; G) |' r: e
当干扰信号频率越高时，Zc越小，效果越明显，而低频时电路不受任何影响。（电容C的容量大致是0.01-0.47uF）
$ T. J% r2 ^$ `$ H: G
5 u) Q* a" q4 q+ W( \$ R2、针对电源中的共摸干扰消除方式
4 p6 u) v/ A4 c8 S6 b% c
% f* x2 ]4 a$ \; Y7 z' S$ X& l: C% q![]() & U$ q0 p, D! Q. J6 y2 p! O& |+ ^
7 D$ v/ |1 y, ]（1）、共摸电感的作用：3 @. T. U/ p. ~& K
: S2 h7 R3 ]$ E- F) X) ]
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9 q$ {3 d+ v4 i1 ^1 w2 D
当电路中的正常电流通过时，电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消，此时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）；当共模电流流过线圈时，由于共模电流的同向性，会在线圈类产生同向的磁场而增大线圈的阻抗，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滤波的目的。
; d3 ^7 B( v& x9 A+ g7 \. b* x Z7 v6 J3 a1 U1 @1 E6 M
（2）、共摸电容的作用：
3 i. Q& B% a3 g j2 w; h8 e- n; V$ N
5 `- b0 r6 S1 n( p2 A$ K) Z( ~3 N& ~" Z共模电容的工作原理和差模电容的工作原理是一致的，都是利用电容的高频低阻性，使高频干扰电路短路，而低频时电路不受任何影响。只是差模电容是两极之间短路，而共模电容是线对地短路。- ?" ?. P6 s# S% G* Q
6 p, E- k2 w+ h! ] g% |$ J
消除共模干扰的方法包括：7 ]. d `: t6 M' J1 s# o
1.采用双绞线并有效接地。
' p# ^6 v( k! m5 g: D& B/ h 2.强电场的地方还需要采用度锌管屏蔽。) n6 M' t: f5 ~( e& m( y, B
3.布线时远离高压线，更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线。- Y1 J. m$ o) n1 l- v, v9 v3 u8 k
4.不要和电控所共用同一个电源。
4 g) g; k' ~! F9 a9 ^ 5.采用线形稳压电源或高品质的开关电源（纹波干扰小于50mV）
, z1 J0 H4 @+ l* {: X x# ` 6.采用差分式电路( y1 h! @/ n+ @# u+ u# ?
8 m& c( _7 j% ]2 ?2 q% O
（3）、漏感电流的计算：8 i% {5 ?- {& g
7 T6 ~9 y% f. w& _![]() + n: c8 O8 v5 n+ v6 z
m0 }6 i& O, ?7 o$ K$ B; q
其中两条红线是火线和零线N的共模干扰电流回路，称为漏感电流回路。# t( M, C8 k3 K' r
L相对于N为220V，外壳如果不接地，存在110V的电压
# v2 k+ ^% I" @5 Z5 R' P- _3 c对地漏电流计算：; R* a: {: L0 p7 Y3 _* t
Icd=2*pi*f*C*Uc+ [( \) `+ ]- k5 p! t
其中Icd为漏电流；f为电网频率；3 M, G9 O& y* o# E0 }
Icd=ICYL+ICYN
6 d, C5 y5 v7 S8 W, y; D& {=50*110*2*3.1415926*(2200p)*2. N( b7 ?* f, E2 ^ T: V2 d
=0.15mA
) [+ }& c \5 s2 l漏电流与C成正比，这样安全性高（但是C取的太小，漏电流太小又起不到消除干扰的目的），一般为几百微安到几毫安。
4 u L0 P# ^- X* D3 o* i- r& S L接地线的电阻越高，使用者面临的风险越大，如果一个人触碰了破损接地线的设备，漏电流将流经人体到达大地。5 q I2 z3 ]. g' d* F+ h. D
0 _$ o) |3 c% [; k8 X6 Y. e9 q( V（4）、放电电阻的选择：
# x' G" ]2 u7 i
0 B% z9 `( ~) A5 w Q r![]() & c$ e+ k* N) m6 [: ~# c4 ~9 e' v
( }, p7 ?$ f! t T
上图R为放电电阻，可将C1上积累的电荷放掉，避免因电荷积累而影响滤波特性，断电后还能使电源的进电端不带电，保证使用的安全性；电阻大小可根据输入电压的范围，从而计算回路电流大小进而选择电阻的阻值和功率。
3 N; ?5 F; s8 ?8 a1 g7 t* S- k. N5 `3 }) j5 N
四、如何消除通信线路中差模、共摸干扰？& U- B# l' s1 \+ n( F
1 t H" E* H& o. `4 Z
1、针对通信线路中的共摸干扰消除方式4 O6 O5 `( v; I" q3 L, a* P& _
+ P; D/ E( V; l2 {6 \7 A% D/ d
（1）、RS485接口电路
1 U/ Q" s b& f9 [& @" j1 r Y/ z! \
1 G5 R' }/ {7 t: Z![]() * T3 \) L- G* Y @6 m
^! ?) R9 f( D; H6 i原理同电源的共摸干扰消除方式，这里只简单讲解一下各个元器件的作用，上图中的C1、C2为共摸电容，L1为共摸电感，D4（气体放电管）、PTC1、PTC2（热敏电阻）以及D1、D2、D3（瞬态抑制二极管）为防护器件，主要防护雷击、浪涌电压、浪涌电流的。
, q! a9 q9 h2 l* p; J- E9 n: j. G0 F/ t; h5 v) N. S
（2）、RS232接口电路, v R, @9 R1 o1 f( F& Q. n
3 f, r7 b& H, `) _![]() 9 C0 d8 J( u \% ^" y- c
! h( v' I& I8 Z7 g$ R* {. S上图中的，C1、C2为共摸电容，L1、L2为共摸电感；D1、D2为防护静电的，R1、R2为限流电阻。5 L0 p+ d" `0 y; _# X+ y" b8 L+ {/ L
# v! Z% O( W0 H& C# Y# C8 X l
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发表于 2021-7-23 15:29
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