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
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一、差模、共摸干扰的概念1 [ {: p: m: v7 V5 u5 s5 k2 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。
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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。5 {2 o6 D6 |0 j% \ Y3 m
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2、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；
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* N7 E2 Q& s. Z @: M& X A6 s3 O" ^5 O6 R& Z* Y
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"。3 H1 N5 \( h+ g5 ^4 c, R1 Q
" |% T! y4 `! \+ T; z/ q二、存在的方式/ x, _3 w' Z% M8 B% _5 G* ]
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1、存在于电源线路中
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+ B4 A0 F" J& E- U/ o- E' P如下图所示的，当市电中L进，N出构成大小相同、方向相反的线路，就会产生差模干扰；而当L、N相对于大地，产生方向相同，大小不一的线路时，就会产生共摸干扰。8 ~5 x) |: B8 d
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: H4 r) t, h1 ^: C# O- \) j2、存在于通信线路中
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Y, v/ q3 d/ ?7 l' _1 ~7 H（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。 ^( j# [! X- @( s" d3 X
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（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。( ?% F2 [, s* c: y& x8 f; S* Z9 B
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* B6 u1 V9 V, J, ?( s$ T 三、如何消除电源线路中差模、共摸干扰？5 t" q8 C9 F, _. p9 _% P
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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。 ?% e& J0 S# s, |
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1、针对电源中的差模干扰消除方式
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4 Q. `6 X Z& N! |' f$ }! `" U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）8 a+ T& `0 H! {/ n2 Y' t R9 Y0 m
d" L9 v) s: n2、针对电源中的共摸干扰消除方式
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6 I& M! ~$ h, j$ I6 L5 r* _) x* u5 q1 D8 h% A7 A
（1）、共摸电感的作用：
3 `% N& X1 H) O4 l& Z1 C: X& J5 @% k+ S
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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。
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' X$ z9 U- k# t* A$ w（2）、共摸电容的作用：
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8 c* {0 Y; \1 n# p' a S( \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。# j, S& H5 u2 e* h7 X0 Y2 O+ E) m' g
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消除共模干扰的方法包括：3 h- ?: a' `# j
1.采用双绞线并有效接地。
5 i4 ^$ g/ u" e; D2 ` 2.强电场的地方还需要采用度锌管屏蔽。7 V3 P) ~4 g, k' n( `
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。- p+ {& Q. z. t
4.不要和电控所共用同一个电源。9 d% Y4 K, j$ d0 ~. @& Z* d6 ?
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）2 R3 ^: |0 p) H
6.采用差分式电路# y$ _6 W# O g5 D. |3 J
7 F: {+ u& _7 p5 o. _$ R% O（3）、漏感电流的计算：
* L7 {4 t3 ^/ n1 E* c; d1 g
6 R2 P! r/ Q" ]! h' F![]() ) F* }- t- H: k0 V. Q! k
' m; R5 P% D0 K6 P, P" `! a6 C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。' W& @ O- E; H9 j
L相对于N为220V，外壳如果不接地，存在110V的电压
, k2 ^( m; L) D+ u对地漏电流计算：
) V! q5 b, u) Z2 V/ jIcd=2*pi*f*C*Uc1 C6 w1 @+ o: v
其中Icd为漏电流；f为电网频率；
2 V1 |; t8 W; GIcd=ICYL+ICYN3 E9 n$ f1 k5 x0 c( B
=50*110*2*3.1415926*(2200p)*2$ P. s) e$ }8 F6 \
=0.15mA
! n7 d* \' Y D! A, y! ]" K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。3 v9 h: e4 t( c
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。
% z$ Z1 N% x# G. s8 c
! }) M: u' Z8 y- J+ Y" Q（4）、放电电阻的选择：$ \- @9 }, D4 o
1 B. v& d8 b2 {% C" y4 s
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1 C' @4 D5 L3 j8 M3 y# B! k6 B- h' x v5 Z3 j! p6 M8 w
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。
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四、如何消除通信线路中差模、共摸干扰？" b) R# n6 G$ p4 Z' z
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1、针对通信线路中的共摸干扰消除方式 @: w6 X3 d0 J' ?+ T
7 T& a4 D. X( q5 _（1）、RS485接口电路
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, [" |4 Q) m0 {! O8 y- x5 r![]() ( H; U3 a# i5 v5 H( C; y/ l) i
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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。
3 X9 m$ ^& g. f! p. D) t6 f& B
（2）、RS232接口电路$ ]5 ^" h2 R' I+ \5 e3 W) d1 m
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# Q0 s$ V! C1 P3 k9 U# 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。% e- }6 q: ^5 H1 l
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发表于 2021-7-23 15:29
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