干扰EMI
| Radiated Emissions 辐射发射 | |
|---|---|
| 测试对象 | 通讯转换桥(有线/无线)，12V供电，B级设备（居住/家用环境） |
| 测试标准 | EN 55032 (欧洲)、AS/NZS CISPR 32 (澳洲)、FCC Part 15 (美国)，GB/T 9254.1-2021(中国) |
| 测试要求1 | 有线通信，10米，暗室，水平与垂直方向； 1）30MHz-1GHz，符合要求(Limit 30dB/37dB)； 2）1G-6GHz，符合要求(Limit 70dB/74dB)； |
| 测试要求2 | 有线通信，3米，暗室，水平与垂直方向； 1）30MHz-1GHz，符合要求(Limit 40dB/47dB)； 2）1G-6GHz，符合要求(Limit 70dB/74dB)； |
| 交流电源端口的谐波电流发射量 | |
|---|---|
| 测试对象 | 定频冰箱<100W，AC90-240V，设备类型ClassA |
| 测试标准 | IEC 61000-3-2 |
| 测试要求1 | 测量时间2.5min。谐波要求：3次≤2.30 A，5次≤1.14 A，7次≤0.77 A，9次≤0.40 A，11次≤0.33 A，13次≤0.21 A，15 |
| 电压变化、电压波动和闪烁 | |
|---|---|
| 测试对象 | 定频冰箱<100W，AC90-240V，设备类型ClassA |
| 测试标准 | IEC 61000-3-3 |
| 测试要求1 | 设备 <100W，电压闪烁 10min Pst<1;电压闪烁 2H Plt < 0.65;电压变化期间 d (t) 值：超过 3.3% 的时间不大于 500ms;相对稳态电压变化 dc：不超过 3.3%；最大相对电压变化 dmax 4%； |
| Conducted Emissions 传导发射(CE) | |
|---|---|
| 测试对象 | 定频冰箱<100W，AC90-240V，ClassB类 |
| 测试标准 | EN IEC 55014-1，GB 4343.1（中国） |
| 测试要求1 | 交流电源端口，0.15-30MHz；暗室，测量AC端口，制冷，BT，WIFI。 0.15 MHz ~ 0.50 MHz=>准峰值 66-56dBuv & 平均值 56-46dBuv 0.5 MHz ~ 5 MHz=>准峰值56dBuv & 平均值46dBuv 5 MHz ~ 30 MHz=>准峰值60dBuv & 平均值50dBuv |
什么是RS485
RS485是半双工通信，半双工通信指的是通道在一个时刻只能处于接收或者是发送。RS485的特点是支持多节点传输、传输距离远、抗干扰能力强，RS485可以连接多个485设备，信号的速率可达到10Mbps。通过AB两线之间的压差来判断是逻辑电平1或者逻辑电平0，当AB间的电压差大于200mV时为高电平1，小于-200mV时为逻辑电平0。一般会在首末两端接120Ω电阻，其作用是进行阻抗匹配，消除信号反射。
根据RS-485标准，当接收器的输入阻抗为单位阻抗时（最小为12k）,总线上最多可以接32个节点，485的差分负载最大为54Ω，此时差分输出电压最小为1.5V。
RS485硬件电路设计
RS485电路设计可以分为隔离型非隔离型，下图是非隔离型电路，B端接到GND下拉，A端通过上拉电阻为高电平，是为了保证A和B之间的压差大于200mV。DE和RE引脚是发送和接收使能，RE为低时，为接收使能；DE为高时，是发送使能。应用中一般是两者连接在一起，通过IO口（RS485_EN）控制，因为芯片要么是处于接收，要么处于发送，因此在发送数据的前，给RS485_EN信号为高电平，接收数据就给低电平。
RS485自动收发电路硬件设计
自动收发电路相比较普通的485电路，区别在于多一个晶体管控制485的使能引脚。R9限流电阻一般是4.7K，R8上拉电阻一般也是4.7K，使能引脚在晶体管没有导通时被上拉。
1、接收数据时： 接收数据引脚是芯片的第一引脚也就是网络标签RS485_RX，在接收数据过程中，RS485_TX引脚保持高电平，VGS为高电平，NPN三极管Q1就导通，RE和DE相连的引脚通过晶体管下拉到GND，此时接收使能，处于接收状态。
2、发送数据时： 发送数据引脚是RS485_TX，应该RS485_TX发送1，晶体管导通，RE和DE的电平为低，RS485收发芯片没有打开，由于常态下485为高电平，此时数据就是高；当 RS485_TX发送0时，晶体管不导通，此时485收发芯片的发送使能为高，DI由于一直被下拉到GND，所以发出去的数据为0。这样就实现了485的自动收发。
发送具体解析：
RS485_TX 发送1，VGS高电平，NPN三极管导通，使能引脚是低电平，发送失效，接收使能，处于接收状态。由于SP3485芯片的AB引脚是高阻状态，R4把A拉高，R5把B拉低，所以AB传输的是1。即RS485_TX发送1时，AB引脚发送1。 PS：这种电路，只时候9600以下的波特率使用。再高，容易出现通讯出错。
随着时代的发展，越来越多的电子、电气设备或系统产品都需要进行检验检测，其中EMC测试是必备的检验检测指标之一。但EMC测试项目费用较贵，EMC实验室造价昂贵，绝大部分测量设备又需要采用进口设备，导致很少检验检测机构有能力建造EMC实验室。产品的EMC性能是设计阶段赋予的，一般电子产品设计时如果不考虑EMC因素，就会很容易导致EMC测试失败，以致不能通过相关EMC法规的测试或认证。例如，产品设计研发工程师们根据需求，设计出效果良好的滤波电路，置入产品I/O(输入/输出）接口的前级，可使因传导而进入系统的干扰噪声消除在电路系统的入口处；设计出隔离电路（如变压器隔离和光电隔离等）解决通过电源线、信号线和地线进入电路的传导干扰，同时阻止因公共阻抗、长线传输而引起的干扰；设计出能量吸收回路，从而减少电路、器件吸收的噪声能量；通过选择元器件和合理安排的电路系统，使干扰的影响减少。
EMC技能:整改小技巧
传导发射(CE)整改-0.15-30MHz
- 1、150kHz-1MHz，以差模为主，1MHz-5MHz，差模和共模共同起作用，5MHz 以后基本上是共模。差模干扰的分容性藕合和感性藕合。一般1MHz以上的干扰是共模，低频段是差摸干扰。用一个电阻串个电容后再并到Y电容的引脚上，用示波器测电阻两引脚的电压可以估测共模干扰。
- 2、保险过后加差模电感或电阻。
- 3、小功率电源可采用PI型滤波器处理(建议靠近变压器的电解电容可选用较大些)。
- 4、前端的π型EMI零件中差模电感只负责低频EMI，体积别选太大(DR8太大，能用电阻型式或DR6更好)否则幅射不好过，必要时可串磁珠，因为高频会直接飞到前端不会跟着线走。5、传导冷机时在0.15MHz-1MHz超标，热机时就有7dB余量。主要原因是初级BULk电容DF值过大造成的，冷机时ESR比较大，热机时ESR比较小，开关电流在ESR上形成开关电压，它会压在一个电流LN线间流动，这就是差模干扰。解决办法是用ESR低的电解电容或者在两个电解电容之间加一个差模电感。
- 6、测试150kHz总超标的解决方案：加大X电容看一下能不能下来，如果下来了说明是差模干扰。如果没有太大作用那么是共模干扰，或者把电源线在一个大磁环上绕几圈， 下来了说明是共模干扰。如果干扰曲线后面很好，就减小Y电容，看一下布板是否有问题，或者就在前面加磁环。
- 7、可以加大PFC输入部分的单绕组电感的电感量。
- 8、PWM线路中的元件将主频调到60kHz左右。
- 9、用一块铜皮紧贴在变压器磁芯上。
- 10、共模电感的两边感量不对称，有一边匝数少一匝也可引起传导150kHz-3MHz超标。
以太网 PHY（物理层收发器）直连，通常指两块 PHY 芯片之间不经过变压器（Magnetics）/RJ45 带变压器接口，而是通过电容耦合或直接差分连接把 TX/RX 差分对连起来，有时也叫 **“电容隔离直连”** 或 “背靠背 PHY”。
一、PHY 直连的好处
1. 省掉网络变压器和 RJ45
- 不需要 Pulse Transformer / LAN Magnetics
- 不需要带变压器的 RJ45 插座
- PCB 面积、BOM 成本、高度显著下降
在板内或同机箱内通信时，变压器原本的“长距离抗共模/防雷”作用并不必要。
2. 信号路径更短，性能更好
- 减少插入损耗、回波损耗
- 眼图更干净
- 更容易跑 1000BASE-T、2.5G/5G/10GBASE-KR 等高速率
3. 延迟更低
- 无磁性元件相位影响
- 适合低延迟板内互联
二、典型应用场合
1. 同一 PCB 上两颗芯片互连
- SoC ↔ Switch ASIC
- FPGA ↔ PHY ↔ 另一 FPGA
- 主板 ↔ 子卡（通过背板）
例：
工业主控板内部，CPU 的 RGMII → PHY →（直连）→ PHY → MCU
2. 机箱内背板以太网（Backplane Ethernet）
- 交换机线卡 ↔ 交换矩阵
- 通信设备的 1000BASE-KX / 10GBASE-KX4
- ATCA / MicroTCA 架构
标准本身就定义：
- 1000BASE-KX
- 10GBASE-KR
→ 就是为“背板直连 PHY”准备的
3. 高速互联替代并行总线
- 用 2.5G/10G 以太网代替 PCIe 之外的另一种低复杂度互联
- 模块间固定配对，不插拔
4. 成本敏感设备
- 路由器/网关内部 WAN-LAN 桥接（同板）
- 测试仪器内部数据通道
