一、原理图
1. RS485接口6KV防雷电路设计方案
图1 RS485接口防雷电路
接口电路设计概述：
RS485用于设备与计算机或其他设备之间的通信。在产品应用中，其布线主要与电源和功率信号混合，存在EMC隐患。
本方案从EMC原则上，从设计层面解决了相关的抑制干扰和抗敏感性设计EMC问题。
2.电路EMC设计说明：
（1） 电路滤波设计要点：
L1.共模电感可抑制衰减共模干扰、单板内外干扰，提高产品抗干扰能力，减少429信号线对外辐射。共模电感阻抗的选择范围为120Ω/100MHz ~2200Ω/100MHz，典型值选取1000Ω/100MHz；
C1、C2为滤波电容，为干扰提供低阻抗回流路径，能有效降低外部共模电流，同时滤波外部干扰；电容值选择范围为22PF~1000pF，典型值选取100pF；如果信号线对金属外壳有绝缘耐压要求，则需要考虑差分线对地的两个滤波电容器的耐压性；
当电路上有多个节点时，应考虑减少或删除滤波电容的值。C3是接口地与数字地之间的跨接电容，典型值为1万pF， C3容值可根据试验情况调整；
（2） 电路防雷设计要点：
为了达到IEC61000-4-5或GB17626.5标准，共模6KV，差模2KV的防雷测试要求，D四是由三端气体放电管组成的一级保护电路，用于抑制线路上的共模和差模浪涌干扰，防止通过信号线影响下一级电路的干扰；
气体放电管的标称电压VBRW要求大于13V，峰值电流IPP要求大于等于143A；
峰值功率WPP要求大于等于1859W；
PTC1、PTC2为热敏电阻组成第二级防护电路，典型取值为10Ω/2W；
为了保证气体放电管的顺利导通，必须增加此电阻进行分压，以确保大部分能量通过气体放电管消除；
D1~D3为TSS第三级防护电路由管道(半导体放电管)组成，TSS管标称电压VBRW要求大于8V，峰值电流IPP要求大于等于143A；峰值功率WPP要求大于或等于1144W；
3.接口电路设计注：
如果设备是金属外壳，单板可以独立划分接口，那么金属外壳直接电气连接到接口，单板和接口通过1万pF电容相连；
如果设备是非金属外壳，则接口为地面PGND单板数字地GND直接电气连接。
二. PCB设计
1. RS接口电路布置485
图1 RS485接口滤波及防护电路布局
方案特点：
（1）保护装置和滤波器应放置在接口附近，要求放置紧凑整齐。按照先保护后滤波的规则，尽量避免接线曲折；
（2） 隔离带应放置共模电感和跨接电容。
方案分析：
(1)界面及界面滤波保护电路周围不能接线，高速或敏感设备不能放置；
（2） 隔离带下投影层应清空，禁止接线。
2. RS485接口电路分地设计
方案特点：
(1)通过内部单板噪声抑制RS为了增强单板对外部干扰的抗扰能力，485接口向外传导辐射RS在485接口处增加滤波器进行抑制，并根据滤波器位置的大小划分接口；
(2)在隔离带中，可以选择性地增加电容作为两地之间的连接C4、C5取值建议为1000pF，共模电感信号在线串联CM并与接口并联GDT和TVS管道保护；所有防护装置靠近接口，共模电感CM放置在隔离带内，具体布局如图所示。
方案分析：
（1）当接口与单板之间存在相容性差或不相容的电路时，需要在接口与单板之间分地，即根据不同的端口电压、电平信号和传输速率设置地线。分地可以防止不相容电路的回流信号叠加，防止公共地线的阻抗耦合；
(2)分地现象会导致回流信号跨越隔离带时阻抗变大，导致极大EMC因此，通过电容器在隔离带之间提供回流路径。
EMC寄语
随着时代的发展，越来越多的电子、电气设备或系统产品需要检测，其中EMC测试是必要的检验指标之一。但EMC测试项目成本较高，EMC实验室成本昂贵，大多数测量设备需要进口设备，导致很少有检验检测机构能够建造EMC实验室。产品的EMC性能是设计阶段赋予的，如果不考虑一般电子产品的设计EMC因素很容易导致EMC测试失败，无法通过相关测试EMC法律法规的测试或认证。比如产品设计研发工程师根据需要设计出效果好的滤波电路，放入产品中I/O（输入/输出）接口的前级可以消除因传输而进入系统的干扰噪声；设计隔离电路（如变压器隔离和光电隔离），解决通过电源线、信号线和地线进入电路的传输干扰，同时，防止公共阻抗和长期传输引起的干扰；设计能量吸收电路，降低电路和设备吸收的噪声能量；通过选择组件和合理布置的电路系统，减少干扰的影响。
EMC技能：整改小技能
1、150kHz-1MHz，以差模为主，1MHz-5MHz，差模和共模共同作用，5MHz 以后基本都是共模。差模干扰的分容性藕合和感性藕合。MHz以上干扰为共模，低频段为差触干扰。用电阻串联到Y电容的引脚，用示波器测量电阻两引脚的电压，可以估计共模干扰。
2.保险后加差模电感或电阻。
3.可采用小功率电源PI类型滤波器处理(建议变压器附近的电解电容可选择较大)。
4、前端的π型EMI零件中差模电感只负责低频EMI，体积选择太大(DR8太大，可以使用电阻型式或DR6更好)否则幅射不容易，必要时可串磁珠，因为高频会直接飞到前端，不会跟着线。5.传导冷机时0.15MHz-1MHz超标，热机时有7台dB余量。主要原因是初级BULk电容DF值过大造成的，冷机时间ESR热机时比较大ESR比较小，开关电流在ESR开关电压在上面形成，压在电流上LN线间流动，这就是差模干扰。解决方案就是用ESR低电解电容或在两个电解电容之间添加差模电感。
6、测试150kHz超标解决方案:增加X电容器，看能不能下来。如果下来，说明是差模干扰。如果效果不大，就是共模干扰，或者在大磁环上绕几圈电源线， 下来说明是共模干扰。如果干扰曲线后面很好，减少Y电容，看布板是否有问题，或者在前面加磁环。
7、可以加大PFC单绕组电感输入部分的电感。
8、PWM线路中的元件将主频调整到60kHz左右。
9.用铜皮贴在变压器磁芯上。
10.共模电感两侧的感应不对称，一侧匝数少也会导致传导150kHz-3MHz超标。11.一般传导有两个主要点:200kHz和20MHz这些点也反映了电路的性能；200kHz主要是漏感引起的尖刺；20MHz主要是电路开关的噪声。如果变压器处理不好，会增加很多辐射。加屏蔽没用，辐射过不去。
12、将输入BUCk电容器改为低内阻电容器。
13、对于无Y-CAP电源，绕制变压器时先绕初级，再绕辅助绕组并将辅助绕组密绕靠一边，后绕次级。
14.在共模电感上并联几k到几十k电阻。
15.用铜箔屏蔽共模电感，然后接收大电容器。
16、在PCB共模电感和变压器应分开，以避免相互干扰。
17.保险套磁珠。
18.三线输入将两条进线接地的Y容量从2.2nF减小到471。
19.对于有两级滤波的，后0可以是.22uFX去除电容器(有时X电容器前后会引起冲击) 。
20、对于π有一个类型的滤波电路BUCk躺下放电容器PCB靠近变压器的电容传输150kHz-2MHzL通道有干扰。改进方法是用铜泊包裹电容器，屏蔽接地，或者用小块PCB将此电容与变压器和PCB分开。或者站起来， 也可以用小电容代替。
21、对于π有一个类型的滤波电路BUCk躺下放电容器PCB靠近变压器的电容传输150kHz-2MHzL通道有干扰，改进方法是使用1个电容器uF/400V或者说0.1uF/400V电容代替， 增加另一个电容。
22.在共模电感前加一个小的几百个uH差模电感。
23、将开关管和散热器用一段铜箔包绕起来，并且铜箔两端短接在一起，再用一根铜线连接到地。
24.用铜皮包裹共模电感，然后连接到地面。
25、将开关管用金属套起来连接到地。
26、加大X电容只能解决1500个问题kHz20年左右频段无法解决MHz上述频段仅在电源输入中加入一级镍锌铁氧体黑磁环，电感量约50uH-1mH。
在输入端增加X电容。
28.增加输入端共模电感。
二九、将辅助绕组供电二极管反接到地。
30.将辅助绕组电源滤波电容器改为薄长电解电容器或增加容量。
31.增加输入端滤波电容。
32、150kHz-300kHz和20MHz-30MHz然而，这两个传输都可以在共模电路前添加一个差模电路。你也可以看到接地是否有问题。接地处必须加强牢固，主板上的地面一定要理顺，不同的地线之间走线一定要顺畅不要互相交错的。
33、在整流桥上并电容，当考虑共模成分时，应该邻角并电容，当考虑差模成分时，应该对角并电容。
34、加大输入端差模电感。
2、产品电磁兼容骚扰源有： 1、设备开关电源的开关回路：骚扰源主频几十kHz到百余kHz，高次谐波可延伸到数十MHz。 2、设备直流电源的整流回路：工频线性电源工频整流噪声频率上限可延伸到数百kHz；开关电源高频整流噪声频率上限可延伸到数十MHz。 3、电动设备直流电机的电刷噪声：噪声频率上限可延伸到数百MHz。 4、电动设备交流电机的运行噪声：高次谐波可延伸到数十MHz。 5、变频调速电路的骚扰发射：开关调速回路骚扰源频率从几十kHz到几十MHz。 6、设备运行状态切换的开关噪声：由机械或电子开关动作产生的噪声频率上限可延伸到数百MHz。 7、智能控制设备的晶振及数字电路电磁骚扰：骚扰源主频几十kHz到几十MHz，高次谐波可延伸到数百MHz。 8、微波设备的微波泄漏：骚扰源主频数GHz。 9、电磁感应加热设备的电磁骚扰发射：骚扰源主频几十kHz，高次谐波可延伸到数十MHz。 10电视电声接收设备的高频调谐回路的本振及其谐波：骚扰源主频数十MHz到数百MHz，高次谐波可延伸到数GHz。 11、信息技术设备及各类自动控制设备的数字处理电路：骚扰源主频数十MHz到数百MHz（经内部倍频主频可达数GHz），高次谐波可延伸到十几GHz。
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