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 0 ]& c$ D8 c; }$ v2 v1 K4 T
$ K D: H: D. m) y- q8 J' k9 B 一、差模、共摸干扰的概念
. @1 A( [" j$ O I: U9 {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。1 A4 B/ t% D- I; [5 s( b
$ b' j6 r/ G3 p$ w
1、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。" z; `3 d5 ?$ m: c Y
7 o+ E8 ?) q' d, A, [ I2、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；; f) J* a4 g4 @
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% \2 o8 n$ H- I! B8 B, ~2 Z3 J4 x4 S* h2 F
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"。
8 O6 `' G) [5 P* ]: c: [. G4 ?, l: B0 }* r4 M% j0 d
二、存在的方式
% c0 h- E9 f0 W9 a9 r0 Y' Y5 i0 K- }, n* }/ i+ _
1、存在于电源线路中
) U2 U9 v Z- U1 s4 k: \# K8 l; M( L6 E5 ~3 v' @
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 s, z V- g. L' a7 f8 |$ t6 _
4 L' i% T i0 ~+ |7 R3 \
![]() 8 S5 u: r+ K q# E
6 t$ N9 n" s6 s c! u
2、存在于通信线路中7 I/ S8 T4 U; z$ P2 W$ O8 H
2 d' o F; z' n
（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。
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( q" ]" M1 C* E! l# B![]() 5 M$ Z; o& v3 d/ x/ {: m5 }5 ^
. m) A) D! Y9 k) @' ?$ ^（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。8 C; b0 `8 W5 C& r7 h
+ E" s9 \! Q& ^# s' q
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" }/ G' ], G7 h3 q% M, Y* c+ s' U1 F& [& M. u# G- H% P
' Z9 y) l+ }' ?/ C+ C! t$ @ 三、如何消除电源线路中差模、共摸干扰？
4 O7 I: V, I( c' B: Q& ^# i
# h% \$ ^8 L/ F! ]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。
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1 F' v' d" x3 ]2 Q1、针对电源中的差模干扰消除方式1 w! [* M I t
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![]() 1 R" \9 `+ I0 c# Q
: }9 a$ I( d9 Z2 m+ W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）
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2、针对电源中的共摸干扰消除方式
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' L" h! M$ O: l q![]()
" g9 K; {+ _: C: v0 |% S) q
; u4 N. S: ~2 I/ n# s（1）、共摸电感的作用：
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" }# k4 Z: C: q! o1 j- u
4 d$ Y' r P/ M0 x5 ~5 H8 O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。% S- y4 W' V4 f$ D
3 M! E7 H1 w8 Q& ]3 a
（2）、共摸电容的作用：* C) ~ ~( X: N Y# Z: m+ H
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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。: t0 Q! i4 r5 p5 \8 D- b
" i' {6 }: R$ }消除共模干扰的方法包括：
4 {6 H# y7 b0 k8 n# U 1.采用双绞线并有效接地。' N3 B& e1 E1 l$ u' e
2.强电场的地方还需要采用度锌管屏蔽。! N- n; \( S1 K& G! L) D- A
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。
% I5 A4 W1 ]2 ~$ N7 h4 C 4.不要和电控所共用同一个电源。6 j9 u! B6 L4 \' n# A
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）
+ N6 y3 j$ S b 6.采用差分式电路
& s8 b, Q `9 \( e5 F
* `; b' _* h# f0 p) a（3）、漏感电流的计算：
7 H! x6 ] [: n. v- U& ^# d9 O% m6 V8 H$ [- J2 T' z5 ?6 M
![]() 1 G6 }- N2 w4 ?/ A( P8 J
- Y5 W' ^7 P+ {- \
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。
; \% F, A$ D" w, a5 ?- D9 ^# XL相对于N为220V，外壳如果不接地，存在110V的电压 c* R+ X# y* D1 _, q& s z* S* V
对地漏电流计算：
& c! {& E' g, qIcd=2*pi*f*C*Uc9 P" z, Y1 y( m) ?1 p
其中Icd为漏电流；f为电网频率；
+ ]: ]1 Z9 b; X" x( y5 P( _Icd=ICYL+ICYN
: c6 _5 _) ~! j3 R8 G: }=50*110*2*3.1415926*(2200p)*2( A3 p$ _/ i) V9 u9 n0 [8 [; O
=0.15mA
/ L; j" j. e2 K4 ^& \' Q+ {" |. [( D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。+ r. A) i, i, J
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。
/ J5 {1 i' e9 m% p! P. ?1 @$ ?. x# }5 X6 q2 b
（4）、放电电阻的选择：. T0 e6 s+ |/ \5 i5 Q) N0 [
' u* c3 ]; |2 [$ R4 Q+ \3 P
![]() - U9 V0 l/ F$ C* j% Q \
" w- I7 Z2 U& h* _6 v6 ~
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。" W) p/ x0 E5 ~4 s* _1 `0 L
( M% D; s7 J1 z; Y( P
四、如何消除通信线路中差模、共摸干扰？; a- Y& ^8 r9 I! g
1 V; W! \# @2 R9 _2 V, G, r
1、针对通信线路中的共摸干扰消除方式, R l* e) r5 A$ o( w9 N
& z& _4 }9 S$ P% n% @( }6 \
（1）、RS485接口电路
$ t1 P* {; H, w' a3 z: u R4 o# H% L a3 F F
![]() 9 `, W$ \- H0 d u$ ^
0 f& r6 A% b/ G% C- h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。1 p2 {; b6 R% Q) s1 i3 F
# k; ]. D% k. {4 N3 D) _
（2）、RS232接口电路
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% X. k5 A( \& h2 ~/ o& c4 ~![]() - s/ B! [- L! z0 ~! K
4 I l/ j( @9 k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。! z/ n: Q4 Z" X
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发表于 2021-7-23 15:29
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