一、防护与滤波的黄金组合

1. 三级防护体系

• 第一道防线：气体放电管（GDT）
  选型要点：标称电压需高于系统电压2-3倍（如24V系统选60V GDT），峰值耐流≥1kA。某案例中，GDT失效导致雷击后设备烧毁，问题根源是选型时仅按工作电压匹配。

• 第二道防线：PTC热敏电阻
  典型值：10Ω/2W，用于抑制浪涌电流。注意不能与GDT直接串联，需并联续流二极管防止反向击穿。

• 第三道防线：TVS管
  响应时间＜1ns，结电容＜5pF。某USB接口因TVS管结电容过大，导致2.4GHz信号衰减1.5dB。

2. 滤波器件搭配

• 共模电感：阻抗值按1000Ω@100MHz选取，线径＞0.8mm防止磁饱和。某以太网接口因电感线径过细，100MHz频点插入损耗不足15dB。

• 滤波电容：

• 电源端：10μF电解电容+100nF陶瓷电容组合，覆盖10kHz-100MHz频段

• 信号端：100pF穿心电容，耐压值需＞接口电压峰值2倍

二、关键元件选型技巧

1. 共模电感四要素

• 电感量：根据干扰频段选择（如2.4GHz设备选10mH）

• 饱和电流：＞接口最大电流2倍（如2A接口选5A电感）

• 屏蔽类型：接口电路必须用带屏蔽层电感

• 温升特性：连续工作电流下温升＜40℃

2. 电容选型口诀

• 耐压公式：陶瓷电容耐压=1.5倍工作电压，电解电容=3倍

• 容值计算：1A电流对应2200μF电解电容+100nF陶瓷电容

• ESR控制：100MHz频段要求ESR＜0.1Ω

• 封装选择：

  频段	推荐封装	典型ESL
  ＜10MHz	1210	1.5nH
  10-100MHz	0805	0.8nH
  ＞100MHz	0402	0.4nH

3. 磁珠使用规范

• 选择标准：100MHz阻抗＞600Ω

• 安装要点：

• 两端预留1.5mm爬电距离

• 避免并联使用（易产生谐振）

• 与电容组成LC滤波时，电感值=1/( (1/2πf)^2 × C )

三、布局实战技巧

1. 分区布局原则

• 三区划分：

1. 防护区（接口连接器周边20mm）

2. 滤波区（距连接器30-50mm）

3. 干净区（远离干扰源）

• 走线铁律：

• 滤波电路输入/输出线间距＞3倍线宽

• 信号线与地平面距离＜0.2mm

• 滤波电容到芯片引脚路径≤12mm

2. 特殊场景处理

• 高频信号线：

• 采用包地处理（两侧铺GND，间距＞2倍线宽）

• 滤波电容做"十字交叉"布局（见图1）

• 差分信号：

• 共模电感必须成对使用

• 滤波电容跨接在差分线对之间

• 保持等长误差＜0.05mm

3. 案例解析
某CAN总线接口因布局不当导致EMI超标：

• 问题：CAN_H/CAN_L滤波电容间距15mm，产生0.8nH寄生电感

• 改进：

1. 电容间距压缩至3mm

2. 增加0.1μF陶瓷电容并联

3. 差分线做包地处理

• 效果：30MHz辐射降低12dB

四、验证与调试

1. 测试方法

• 近场探头检测：

• 1cm距离测量，重点关注30-100MHz频段

• 峰值超过-50dBm需优化

• 插拔测试：

• 连续插拔500次后测试滤波效果

• 容值衰减＞10%需更换电容

2. 调试技巧

• 频点定位法：

1. 找出辐射峰值频点

2. 在对应频点添加针对性滤波（如1GHz加磁珠）

• 阻抗匹配：

• 滤波电路输入阻抗应＜负载阻抗的1/10

• 使用史密斯圆图调整匹配网络