共模电感应用得当，辐射、传导抗扰度测试问题解决【EMC学习】

【现象描述】

某产品，有RF（射频）功率放大功能。测试时，由信号源输出到该产品的信号大小为0dBm,经过该产品放大后，输出为43dBm,并用固定衰减器负载吸收。计算机通过485串口对被测设备进行配置和监控，同时上报工作状态是否正常。

测试配置如下图所示。

产品在进行电源口传导抗扰度测试及壳体辐射抗扰度测试时的测试等级分别为3V和3V/m。测试中，被测设备出现异常时的干扰信号频率比较随机。在整个测试过程中，监控的计算机会显示出现七八次异常，不能明显判断干扰频点。

【原因分析】

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。实际模块中的对外接口包括射频信号输入接口和输出接口。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走线，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走线后都连到防雷板，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，上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。准备从电路上想办法。

加滤波电容C1、C2电容值为0.1uF，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。那么能不能选择合适的电感呢？

共模电感中是两个线圈绕在同一铁芯上，匝数和相位都相同（绕制反向）。这样，当电路中的正常电流流经共模电感时，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。

实际测试中，选取了一个电感量为0.5µH、额定电流为3A的共模电感，在安装电容的位置重新串联在485信号线中，并重新测试，无任何异常现象出现，反复测试也无异常现象出现。之后，又进行了辐射抗扰度测试，测试中也无任何异常现象出现。

【处理措施】

在485信号线上串联共模电感。

【思考与启示】

(1)对于传输距离较长或与电源线等易受侵袭的线有平行布线的差分信号线上，建议串上共模电感进行共模抑制，以增强共模抗干扰能力。

(2)电感与电容都是滤波抑制器件，但特性各有不同，如何选用及配合取决于由电感与电容组成的LC电路两端的阻抗，即源阻抗与负载阻抗。总的一点：电感总与低阻抗部分串联，电容总与高阻抗部分并联，实现阻抗失配。

注：以上用例来自《EMC电磁兼容设计与测试案例分析》