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如何减少电路在样机中发生电磁干扰

作者:皇冠app 发布时间:2021-02-03 06:38 点击数:

  电磁干扰的三要素是干扰源、干扰传输途径、干扰接收器。EMC就围绕这些问题进行研究。最基本的干扰抑制技术是屏蔽、滤波、接地。它们主要用来切断干扰的传输途径。广义的电磁兼容控制技术包括抑制干扰源的发射和提高干扰接收器的敏感度,但已延伸到其他学科领域。

  本规范重点在单板的 EMC设计上,附带一些必须的EMC知识及法则。在印制电路板设计阶段对电磁兼容考虑将减少电路在样机中发生电磁干扰。问题的种类包括公共阻抗耦合、串扰、高频载流导线产生的辐射和通过由互连布线和印制线形成的回路拾取噪声等。

  1、五一五规则,即时钟频率到 5MHz 或脉冲上升时间小于 5ns,则 PCB 板须采用多层板。

  由于地平面电流可能由多个源产生,感应噪声可能高过模电的灵敏度或数电的抗扰度。

  2、为模拟电路提供一条零伏回线、针对长平行走线的串扰,增加其间距或在走线之间加一根零伏线、手工时钟布线,远离 I/O 电路,可考虑加专用信号回程线、关键线路如复位线、为使串扰减至最小,采用双面#字型布线、高速线、强弱信号线、屏蔽 》 模型:

  3、 静电屏蔽不要求屏蔽体是封闭的,只要求高电导率材料和接地两点。电磁屏蔽不要求接地,但要求感应电流在上有通路,故必须闭合。磁屏蔽要求高磁导率的材料做 封闭的屏蔽体,为了让涡流产生的磁通和干扰产生的磁通相消达到吸收的目的,对材料有厚度的要求。高频情况下,三者可以统一,即用高电导率材料(如铜)封闭并接地。

  5、磁场屏蔽还取决于厚度、几何形状、孔洞的最大线、磁耦合感应的噪声电压 UN=o=jwM.I1,(A 为电路 2 闭合环路时面积;B 为磁通密度;M 为互感;I1 为干扰电路的电流。降低噪声电压,有两个途径,对接收电路而言,B、A 和 COS0 必须减小;对干扰源而言,M 和 I1 必须减小。双绞线是个很好例子。它大大减小电路的环路面积,并同时在绞合的另一根芯线上产生相反的电动势。

  接地点选在放大器等输出端的地线、对电缆屏蔽层,L《 0.15时,一般均在输出端单点接地。L《0.15时,则采用多点接地,一般屏蔽层按 0.05或 0.1间隔接地。混合接地时,一端屏蔽层接地,一端通过电容接地。

  5、对于射频电路接地,要求接地线尽量要短或者根本不用接线而实现接地。最好的接地线是扁平铜编织带。当地线长度是/4 波长的奇数倍时,阻抗会很高,同时相当/4 天线,向外辐射干扰信号。

  1、选择 EMI 信号滤波器滤除导线上工作不需要的高频干扰成份,解决高频电磁辐射与接收干扰。它要保证良好接地。分线路板安装滤波器、贯通滤波器、连接器滤波器。从电路形式分,有单电容型、单电感型、L 型、型。型滤波器通带到阻带的过渡性能最好,最能保证工作信号质量。

  2、选择交直流电源滤波器抑制内外电源线上的传导和辐射干扰,既防止 EMI 进入电网,危害其它电路,又保护设备自身。它不衰减工频功率。DM(差摸)干扰在频率 《 1mhz 时占主导地位。cm 在》 1MHz 时,占主导地位。

  3、使用铁氧体磁珠安装在元件的引线上,用作高频电路的去耦,滤波以及寄生振荡的抑制。

  4、尽可能对芯片的电源去耦(1-100nF),对进入板极的直流电源及稳压器和 DC/DC 转换器的输出进行滤波(uF)。

  单板的干扰抑制涉及的面很广,从传输线的阻抗匹配到元器件的 EMC 控制,从生产工艺到扎线方法,从编码技术到软件抗干扰等。一个机器的孕育及诞生实际上是 EMC 工程。最主要需要工程师们设计中注入 EMC 意识 在实验测试过程中,我们常遇到这样的情况:虽然设计工程师在设备电源线上接了电源滤波器,但是该设备还是不能通过“传导骚扰电压发射”测试,工程师怀疑滤波器的滤波效果不好,不断更换滤波器,仍不能得到理想的效果。

  对于第一种情况,我们可以通过在骚扰源处采取措施,降低骚扰的强度,或者增加电源滤波器的阶数,提高滤波器对骚扰的抑制能力来解决。对于第二种情况,除了滤波器自身性能不好以外,滤波器的安装方式对它的性能影响很大。这一点往往是被设计工程师忽视的。在很多测试中,我们通过更改滤波器的安装方式就能使设备顺利通过测试。

  有的工程师为了使机箱内部的走线美观,常常把线缆捆扎在一起,这对电源线是不允许的。如果把电源滤波器的输入输出线平行走线或捆扎在一起,由于平行传输线之间存在分布电容,这种走线方式相当于在滤波器的输入输出线之间并接了一个电容,为骚扰信号提供了一条绕过滤波器的路径,导致滤波器的性能大幅下降,频率很高时甚至失效(如图 2 所示)。等效电容的大小与导线距离成反比,与平行走线的长度成正比。等效电容越大,对滤波器性能的影响越大。

  属机箱良好搭接这种情况也比较普遍。许多工程师安装滤波器时,滤波器的壳体和机箱之间搭接不良(有绝缘漆);同时,使用的接地线较长,这将导致滤波器的高频特性变坏,降低滤波性能。由于接地线较长,在高频时导线的分布电感不能忽视,如果滤波器搭接良好,干扰信号可以通过壳体直接接地。如果滤波器的壳体和机箱之间搭接不良,相当于滤波器的壳体(地)与机箱之间存在一个分布电容,这将导致滤波器高频时接地阻抗较大,尤其在分布电感和分布电容谐振的频率附近,接地阻抗趋于无穷。滤波器接地不良对滤波器性能的影响如图 3 所示。

  从图 3 中可以看到,由于滤波器接地不良,接地阻抗较大,有一部分骚扰信号能通过滤波器。为了解决搭接不良,应把机箱上的绝缘漆刮掉,保证滤波器壳体和机箱有良好的电气连接。

  滤波器的安装方式直接影响了滤波器的滤波效果,为了充分发挥滤波器的性能,在安装滤波器时应遵循以下原则:

  1)在电源入口处就近安装,最好用滤波器壳体盖住机箱上的电源线)接地线)滤波器壳体与机箱良好搭接;


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