关于抑制产品共模干扰和差模干扰技术的讨论
科技专论
关于抑制产品共模干扰和差模干扰技术的讨论
舒青
上海宇航系统工程研究所
【摘 要】文章介绍了共模干扰和差模干扰的概念及特点，对产品抗共模干扰和差模干扰技术进行了分析与研究。Abstract: This paper introduces the concepts and characteristics of the common mode interference and the differential mode interference, and analyzes and researches the restraining technologies of the common mode interference and the differential mode interference.
1.引言
共模干扰和差模干扰是影响电子产品正常工作的重要因素之一，它们可以对产品本身输出以及周围产品的稳定性产生严重的影响。
变换器是运载火箭遥测系统的中间变换装置，用来将控制系统或其他外系统各种需要测量的信号，变换成适合于遥测系统可编程箭上遥测传输设备采集的直流信号。作为电子产品，共模干扰和差模干扰是影响遥测变换器正常工作的重要因素，在测试中会出现输出信号异常或纹波较大等现象，影响产品输出的稳定性和精度要求。
2.共模干扰和差模干扰
各种干扰信号对产品产生的影响可用图1来表示。通常我们把相线（L）与地线（E）以及中线（N）与地线（E）之间存在的电磁干扰信号称为共模干扰信号，即图1中的电压U1、U2。对L、N线而言，共模干扰信号可视为在L线和N线上传输的电位相等，相位相同的噪声信号。我们把L线和N线之间存在的干扰信号称为差模干扰信号，即图
1中的电压U3，也可视为在L线和N线上有180o
相位差的共模干扰信号。对于任何信号系统的传导干扰信号，都可以用共模和差模干扰信号表示。
3.产品干扰的产生
a.由于电路的不平衡性，相同的共模电压会在信号线和信号地线上产生不同幅度的共模电流，从而产生差模电压，形成干扰。
b.产品内部使用开关电源的噪声干扰。
c.产品印刷线路板（PCB）通常采用手工布线，具有很大的随意性，PCB的近场干扰大，并且印刷板上器件的安装位置不合理也会造成干扰。
4.产品的干扰抑制技术
在产品设计过程中，合理的电路布局、对关键电路的处理，能有效保护敏感元器件不受电磁干扰的影响，增强产品的抗干扰能力。对接地系统的正确选择，不但可以减少产品内部高、低频电路的相互影响，还能减小地环路的干扰，抑制来自信号线或电源线的差模干扰。
4.1消除输入电路的不平衡性
遥测变换器在参加系统桌面联试时，发现1路信号输出电压受到其他信号的干扰，输出信号幅度误差达30%，严重超出（系统测试）2%的精度要求，致使遥测系统无法正常判读。
经分析，控制系统在变换器输入接口电路中增加了60.4kΩ保护电阻，构成信号内阻较大，在长距离传输交流小信号时很容易受到其它交流信号的干扰和分布电容的影响。同时保护电阻只加在正极，造成长线传输严重不平衡，共模干扰就会转成差模干扰，叠加在信号上，使得干扰更加严重。
要克服这种干扰，必须消除输入电路的不平衡性，长线传输要采用平衡传输，提高模拟信号传输能力。同时为了确保控制系统的安全，在保护电阻阻值不能减小的情况下，采取的措施是控制系统将正极加60.4kΩ保护电阻，改成正极、负极各加一个30.2kΩ保护电阻。遥测系统电缆网根据平衡传输的原则，将相关信号的正负线都改成双绞线，以减小干扰造成的影响。
通过上述改进措施，产品经过各项试验考核，工作正常，输出精度满足系统2%的测量要求。
4.2电源输入端电磁干扰滤波器的设计遥测变换器根据线路需求，设计电路中使用了DC/DC隔离电源模块。在产品测试过程中，发现输出电压信号的纹波较大，达到100 mV,影响系统的正常判读。
经分析，电源噪声是使输出信号产生纹波的主要原因。电源噪声是电磁干扰的一种，一般可分成两大类：一类是从电源进线引入的外界干扰，另一类是由电子设备产生并经电源线传导出去的噪声。从形成特点看，可分为差模干扰和共模干扰。对于这类干扰，除了抑制干扰源以外，最有效的方法就是在开关电源输入电路中加装电源滤波器。
电源滤波器是由电感和电容组成的低通滤波电路所构成，它允许直流或50Hz的电流通过，对频率较高的干扰信号则有较大的衰减作用。由于干扰信号有差模和共模两种，因此电源滤波器要对这两种干扰都具有衰减作用。滤波器的基本电路见图2。
图2中，C3、C4是滤除共模干扰用的电容，C1、C2的作用是滤
除差模干扰信号。电路中当出现共模干扰时，电感L由于两个线圈的磁通方向相同，经过耦合后总电感量迅速增大，对共模信号呈现很大的感抗，使之不易通过。C1和C2采用薄膜电容，容量范围大致是0.01～0.47uF,主要用来滤除差模干扰。C3和C4跨接在输出端，并将电容的中点接地，能有效地抑制共模干扰。也可并联在输入端，选用陶瓷电容，容量范围是2200pF ～0.1uF 。
使用LC滤波电路，可根据公式f=1/2Л√LC计算电路的谐振频率，在测试过程中，调整电感、电容，使谐振频率与产品的干扰频率相近或接近干扰频率的中心频率。对频率很高的电磁干扰，可以使用三端电容或穿心电容进行滤波。
通过采用上述电源滤波电路，产品输出信号纹波明显较小（20 mV左右），电压稳定，工作正常，满足系统测试需求。
4.3 有效减少PCB 上的干扰 一般来说，PCB 上的电路功能问题主要是由差模电压或电流造成的，而PCB向外的电磁辐射效应主要是由共模电压或电流造成的。通常PCB 上的差模和共模电压或电流是由同一个物理层上的驱动源（即同一个干扰源）产生的，共模电压或电流是由差模电压或电流经某种机制转换而来的。图3是PCB 上典型差模电流和共模电流的情
图2 电源滤波电路
图1 共模干扰信号和差模干扰信号
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参考文献
[1] 杨继深.《差模干扰和共模干扰，安全与电磁兼容，2002（2）》
[2]白同云,吕晓德.《电磁兼容设计》.北京邮电大学出版社
[3]祝长青.《多层印制电路板抗快速瞬变脉冲群干扰的电磁兼容性设计,电源世界,2005（4）》
[4][美]Paul Horowitz Winfield Hill.《电子学》（第二版）况。
PCB 上的差模电流通常是在印制电路板电路内部形成的，差模电
源通常是电路中的信号电源。共模电流通常是信号线与地（包括接地层和结构地板）之间，通过分布电参数或公共阻抗形成的。
共模电流可以通过接地结构或公共结构连接到PCB的输入/输出设备的电缆上，产生向外的辐射干扰影响。共模电流可以由布线层上的差模电流的影响而产生，通常都是由于PCB结构造成的由差模到共模的转换机制产生的，特别是由于结构的非对称性，会使差模电流产生不平衡或不可对消的差模电流通量而导致共模电流。
为了减少PCB 上的干扰，一般采用接地平面能有效地减小接地系统中的地电位。地平面的一个主要好处是能够使辐射的环路最小，这保证了PCB 上的最小差模辐射和对外界干扰的敏感度，从EMC的角度看，地线面的主要作用是减小地线阻抗，从而减小地线骚扰。同时，为了减少电流辐射的干扰能量，在设计PCB电路时，印制线的长度应尽可能短而宽。
5.结束语
在电子产品中，干扰来源比较复杂，而差模干扰和共模干扰一直是影响产品正常工作的重要因素。要抑制产品产生的差模干扰和共模干扰，事后的对策无论从电路改进或外部结构上进行补救，都不是解决问题的万全之策，最好的方法还是在产品的设计过程中便考虑到各类干扰问题，采取相应的抗干扰技术来滤除和抑制电磁干扰，才能使产品达到抗电磁干扰的要求，提高其电磁兼容性。
图3 PCB 上的差模电流和共模电流
温度难以控制，易产生热偏差及各种应力，影响锅炉寿命，因此只有在特殊情况下(如有关受热面需进行抢修)才允许使用，若无特殊情况，均应采用自然冷却。
锅炉单独滑参数停用快速冷却技术是在汽轮机解列后通过汽轮机旁路系统对锅炉进行单独滑参数停运快速冷却，便于将锅炉整体温度、压力滑降到一个很低水平，在此过程中，炉膛、烟道、汽包、管道、联箱和各受热面都可以得到均匀的冷却，能为锅炉四管泄漏后抢修争取时间。对于运行人员来说调整难度较小、可操作性强，无需额外投资，安全可靠，经济效益显著。
参考文献
[1]容銮恩,袁镇福,刘志敏,田子平.电站锅炉原理.中国电力出版社.
[2]范从振.锅炉原理.中国电力出版社.
[3]陶富刚,顾成琪,尤敬轩.中国电力,2007.11
[4]电力工业部文件.《300MW 级锅炉运行导则》.
前一大步吧，那么我们生存着的这个宇宙也是一个生命体。
说到生命体，这个问题就变得更深了，因为生命体涉及到的问题比物质更复杂，我也变得高兴起来，因为这是更高一级的科学：磁场就是生命的一个特性。
进化论：这个没有任何科学依据的论断，竟然得到人类的认可。我没见过猴子变成人，全世界没有一个人见过，现在只要发现化石，首先先把人类的痕迹抹去，然后再去研究剩下的动物化石。天呀，这是生物学吗？这是考古学吗？承认猴子变成人是我们人类的奇耻大辱，我们现在谁也不去碰那个进化论，明摆着不对，可是我们为什么要承认呢？按照绝对论的原则：人就是人，猴子就是猴子，它永远变不成人，只要是生命不改变，永远都不能。
当然有一种可能可以使猴子变成人，那就是：把猴子杀死，变成猴子肉，人把它煮熟吃进肚子里，经过人的消化系统。猴子肉的细胞会有一部分变成了人体的细胞（生吃会拉肚子）。除此以外绝不可能。但是那是生命的改变。
进化论只是一种猜想，达尔文自己都不敢相信是对的，我们现代的人却相信了，而且写进了教科书。
我从不喜欢直接去推翻谁，但进化论除外。这样只是因为它没有一丝一毫的科学可言。那么我今天就用绝对论来推翻进化论。
如果按一个生命体：大的什么样小的什么样，这句话可证实，只要生命不改变，生命的细胞一定是生命的形象，这生命的细胞一定具有这个生命的特性，具备生命的特点，那么猴子的细胞也一定是猴子的形象。如果进化论成立的话，猴子的细胞当中一定有少量的人体细胞，或者类似人类的细胞。那么反映到整体来，猴子一定有人的东西，那么一定会出现半人半猴的动物。当然如果进化论成立,人类的细胞当中也一定有猴子细胞的痕迹，那么也一定会出现半猴半人的人出现，不会像现在的样，猿就是猿，猴子就是猴子，细胞都一样，同样按照绝对论的原则：里面的什么样，外面的什么样，那么一个生命体只有属于一个生命体的细胞。
如果把银河系看成是宇宙的中心（我真的不知道他是不是，让后人去证实吧），那么银河系可以说成是宇宙的一个最小单元了。按照大的什么样，小的什么样来推算，那么我们这个宇宙的外观也会和银河系一样：一个椭圆的盘子状。银河系是宇宙磁场的一个单元。宇宙对自己所有的单元都用自己的磁场来维持。就像小磁针一样，对自己的原子都起到磁场的约束：必须是有规律的运动，所以宇宙的所有运行一定有宇宙运行的原则，也就是我们所说的客观规律。
这里顺便说一下，现在对恒星的形成说成是碰撞原理。如果真是那样，宇宙中的生命早都死光了，没有磁场能经得起那么大的碰撞，也就没有什么生命，反正那是猜测，不说它了，看见这一论点我都害怕，人真胆大，什么都敢说。从小磁针大到宇宙，用磁场就是生命的特性来判断。许多问题迎刃而解。这里简单的举几个例子：地球为什么悬浮在太空中？为什么岩石的磁性形成之后不变了？为什么所有星系都那么有规律地在运行呀。这些问题都可解决。
地球和星系只是宇宙磁场的一部分，宇宙磁场有维持自己生命的特性，所有的生命都会维护自己生命的特性，当地球真的发生了那些毁灭性的灾难了，宇宙磁场会恢复生命的特性，和我们那里受到一些伤害一样，还可以复原，星系和地球都被宇宙磁场约束为一个整体。我们经常说宇宙有90%的暗物体和暗能量，怎么说呢，所有的物质都被宇宙磁场约束着，在这个宇宙中任何地方都存在宇宙的磁场，也就是我在宇宙有壳中所说的：真空不空。
宇宙按照自己的生命特性组建自己的磁场，同样我们人也组建自己的特有磁场，一个生命只会组建属于自己的磁场，就像连体人一定不能存活多长时间一样，建不成自己的场，二个生命无法维持同一个生命体磁场，只能变回一块肉。再经宇宙磁场的作用变成其他磁场的一部分，正如猴子肉一样，这样原子电流重获磁场，重获新生。物质亦然，生命亦然。
当我们地球被一些大的碰撞失去了生命时，只要不是太厉害了，宇宙磁场一定会恢复地球上的生命。
作为送给我母亲的礼物，这篇论文是绝对论中的皇冠。用它认识这个宇宙，认识自己，尽管我是为了改变生存环境才发表绝对论，但这丝毫不影响它的光芒，其实看到我这篇论文的人可以大醉一场畅饮一番。在这个宇宙中，我们都是小磁针。希望这篇论文能够让我们人类走出这个宇宙，重新认识自己。这篇论文是科学研究不是哲学论述，是物理定律不是探讨人生。
内容太多，生命是复杂的，我只能这样简单的描述了。谢谢我的读者，正像我把氢元素划分为金属元素一样，小小的质子体现的是不同的生命：磁场变化了。同样我也很幸运能够和大家一起学习绝对论，发表绝对论，一起和大家来共同认识这个宇宙。多谢宇宙，多谢生命。
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