共模干扰的处理妙法

2018-01-19

       经常在实际操作中,对系统损伤最大的都是低频的共模干扰,譬如大功率电机、断路器或开关,短路,雷击感应等,这些类型大都是外来的共模信号,其脉宽在数百us到s之间,周期最长也是数秒,这样的脉冲持续引起对地的高电压波动,从而损伤系统。但是对于高频共模干扰,从干扰源开始,大部分能量是以辐射的方式作为能量传输途径的,而且这样的共模干扰多产生于系统本身。

1.对接地产品而言,当然希望线缆上传导过来的共模干扰,通过电容或瞬态抑制器件,导向大地或机壳,防止其干扰敏感电路(如CPU)。

2.但对于浮地产品而言,主要通过串联磁环(或增大共模阻抗),防止共模电压转化为差模电压,干扰敏感电路;其次,要注意PCB的布线,不仅使PCB板的各个电路对其参考地(数字地GND,而非接地产品的机壳地PG)保持零电位,而且在I/O、RST、CS(片选)等关键信号的滤波电路放置。这样,再恶劣的共模干扰也不会对数字电路产生干扰了。

3.第一种方法是泄(但要求有良好的接地或金属机壳),第二种方法是堵(避免共模骚扰转化为差模干扰,影响电路)。前一种方法,主要用于接地良好的地面设备(如通信基站),第二种方法,主要用于车载、机载、舰载设备。

4.当然,大家会说第二种方法(浮地),由于PCB板与大地也存在寄生电容,对高频干扰可能失效。但是对于铁路、电力、工业控制现场来说,主要干扰是变频器、大功率电机、断路器或开关,其产生的干扰主要集中在10MHZ以上。此外,地线干扰(强电短路、雷击反击、谐波、漏电流),也是极为严重与不稳定的(平时可能高达0.8V),对于部分关键CPU的工作电压1.2V而言,简直是魔鬼!

5.高频的共模电磁干扰,能量一般不会很大。譬如手机、大功率射频识别(俺见识的最大功率才3W),由于是高频,铁氧体磁环或磁珠可以吸收,金属机箱(或塑料机箱内的喷涂导电层),可以完全将其反射或吸收。——现在铁路要求做800~1000M、1.4G~2.1G的辐射抗扰测试(强度高达20V/M),以及2.1G~2.5G的辐射抗扰测试(强度高达5V/M),设备几乎不会出现问题。当然,设备要通过CS、ESD、EFT等测试。


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