【導(dǎo)讀】近年來,電磁干擾問題越來越成為電子設(shè)備或系統(tǒng)中的一個(gè)嚴(yán)重問題,電磁兼容技術(shù)已成為許多技術(shù)人員和管理人員十分重視的內(nèi)容。本文分別從電磁騷擾的耦合機(jī)理、電磁干擾的模式、電磁屏蔽理論、接地設(shè)計(jì)、濾波設(shè)計(jì)等5個(gè)方面介紹了EMC,學(xué)會(huì)它們,就能幫你輕松解決EMC給你帶來的困擾。
第一部分 電磁騷擾的耦合機(jī)理
1、基本概念
電磁騷擾傳播或耦合,通常分為兩大類:即傳導(dǎo)騷擾傳播和輻射騷擾傳播。通過導(dǎo)體傳播的電磁騷擾,叫傳導(dǎo)騷擾;通過空間傳播的電磁騷擾,叫輻射騷擾。
上圖傳染病的模型非常近似:
2、 電磁騷擾的常用單位
騷擾的單位通用分貝來表示,分貝的原始定義為兩個(gè)功率的比:
通常用 dBm 表示功率的單位,dBm 即是功率相對于 1mW 的值:
通過以下的推導(dǎo)可知電壓由分貝表示為(注意有一個(gè)前提條件為 R1=R2):
通常用 dBuV 表示電壓的大小,dBuV 即是電壓相對于 1uV 的值。
對于輻射騷擾通常用電磁場的大小來度量,其單位是 V/m。通常用的單位是dBuV/m。
3、傳導(dǎo)干擾
a、共阻抗耦合
由兩個(gè)回路經(jīng)公共阻抗耦合而產(chǎn)生,干擾量是電流 i,或變化的電流 di/dt。
當(dāng)兩個(gè)電路的地電流流過一個(gè)公共阻抗時(shí),就發(fā)生了公共阻抗耦合。我們在放大器中,級與級之間的一種耦合方式是“阻容”耦合方式,這就是一種利用公共阻抗進(jìn)行信號(hào)耦合的應(yīng)用。在這里,上一級的輸出與下一級的輸入共用一個(gè)阻抗。
由于地線就是信號(hào)的回流線,因此當(dāng)兩個(gè)電路共用一段地線時(shí),彼此也會(huì)相互影響。一個(gè)電路的地電位會(huì)受到另一個(gè)電路工作狀態(tài)的影響,即一個(gè)電路的地電位受另一個(gè)電路的地電流的調(diào)制,另一個(gè)電路的信號(hào)就耦合進(jìn)了前一個(gè)電路。
對于兩個(gè)共用電源的電路也存在這個(gè)問題。解決的辦法是對每個(gè)電路分別供電,或加解耦電路。
b、容性耦合
在干擾源與干擾對稱之間存在著分布電容而產(chǎn)生,干擾量是變化的電場,即變化的電壓 du/dt。
c、感性耦合
在干擾源與干擾對稱之間存在著互感而產(chǎn)生,干擾量是變化的磁場,即變化的電流 di/dt。
當(dāng)信號(hào)沿傳輸線傳播時(shí),信號(hào)路徑與返回路徑之問將產(chǎn)生電場,圍繞在信號(hào)路徑和返回路徑周圍也有磁場。如圖所示,基板材料為FR4的50Ω微帶線橫截面上的電力線和磁力線,可見,這些場并不僅僅局限于微帶線的正下方,而是會(huì)延伸到周圍的空間。這些延伸出去的場稱為邊緣場。
邊緣場
根據(jù)電磁場基本理論,變化的電場產(chǎn)生感應(yīng)電流,變化的磁場產(chǎn)生感應(yīng)電壓。那么,當(dāng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)(靜態(tài)網(wǎng)絡(luò))的布線進(jìn)入另一網(wǎng)絡(luò)(動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò))的邊緣場時(shí),一旦動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)上的信號(hào)電壓和電流發(fā)生變化,將會(huì)引起邊緣場的變化,邊緣場的變化又將在靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)上感應(yīng)出噪聲電壓或電流,這就是串?dāng)_產(chǎn)生的物理根源。
這種兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間通過場相互作用被稱做耦合,耦合又可以分為容性耦合和感性耦合,而把耦合電容和耦合電感分別稱做互容和互感。
互容和互感都對串?dāng)_有貢獻(xiàn),但要區(qū)別對待。當(dāng)返回路徑是很寬的均勻平面時(shí),如PCB上的布線,容性耦合和感性耦合大體相當(dāng)。因此,要精確預(yù)測耦合傳輸線的串?dāng)_,兩種因素都必須考慮。如果返回路徑不是很寬的均勻平面,比如引線,雖然容性耦合和感性耦合也都存在,但串?dāng)_主要來自于互感。這時(shí),如果動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)上有一個(gè)快速變化的電流,如上升、下降沿,將會(huì)在靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)上引起不可忽視的噪聲。
d. 共阻抗耦合干擾抑制方法
1)讓兩個(gè)電流回路或系統(tǒng)彼此無關(guān)。信號(hào)相互獨(dú)立,避免電路的連接,以避免形成電路性耦合。
2)限制耦合阻抗,使耦合阻抗愈低愈好,當(dāng)耦合阻抗趨于零時(shí),稱為電路去耦。為使耦合阻抗小,必須使導(dǎo)線電阻和導(dǎo)線電感都盡可能小。
3)電路去耦:即各個(gè)不同的電流回路之間僅在唯一的一點(diǎn)作電的連接,在這一點(diǎn)就不可能流過電路性干擾電流,于是達(dá)到電流回路間電路去耦的目的。
4)隔離:電平相差懸殊的相關(guān)系統(tǒng)(比如信號(hào)傳輸設(shè)備和大功率電氣設(shè)備之間),常采用隔離技術(shù)。
e. 容性耦合干擾抑制方法
為了抑制電容性干擾可以采取以下措施:
1)干擾源系統(tǒng)的電氣參數(shù)應(yīng)使電壓變化幅度和變化率盡可能地??;
2)被干擾系統(tǒng)應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成低阻;
3)兩個(gè)系統(tǒng)的耦合部分的布置應(yīng)使耦合電容盡量小。例如電線、電纜系統(tǒng),則應(yīng)使其間距盡量大,導(dǎo)線短,避免平行走線;
4)可對干擾源的干擾對象進(jìn)行電氣屏蔽,屏蔽的目的在于切斷干擾源的導(dǎo)體表面和干擾對象的導(dǎo)體表面之間的電力線通路,使耦合電容變得最??;
f. 感性耦合干擾抑制方法
1) 干擾源系統(tǒng)的電氣參數(shù)應(yīng)使電流變化的幅度和速率盡量??;
被干擾系統(tǒng)應(yīng)該具有高阻抗;
2)減少兩個(gè)系統(tǒng)的互感,為此讓導(dǎo)線盡量短,間距盡量大,避免平行走線,采用雙線結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)縮小電流回路所圍成的面積;
3)對于干擾源或干擾對象設(shè)置磁屏蔽,以抑制干擾磁場。
4)采用平衡措施,使干擾磁場以及耦合的干擾信號(hào)大部分相互抵消。如使被干擾的導(dǎo)線環(huán)在干擾場中的放置方式處于切割磁力線最?。ōh(huán)方向與磁力線平行),則耦合的干擾信號(hào)最小;另外如將干擾源導(dǎo)線平衡絞合,可將干擾電流產(chǎn)生的磁場相互抵消。
4、輻射干擾
a. 近場和遠(yuǎn)場
干擾通過空間傳輸實(shí)質(zhì)上是干擾源的電磁能量以場的形式向四周空間傳播。場可分為近場和遠(yuǎn)場。近場又稱感應(yīng)場,遠(yuǎn)場又稱輻射場。判定近場遠(yuǎn)場的準(zhǔn)則是以離場源的距離 r 也定的。
r>λ/2π 則為遠(yuǎn)場
r<λ/2π 則為近場
我們常用波阻抗來描述電場和磁場的關(guān)系,波阻抗定義為
Zo=E/H
在遠(yuǎn)場區(qū)電場和磁場方向垂直并且都和傳播方向垂直稱為平面波,電場和磁場的比值為固定值,為 Zo=120∏=377 歐。下圖為波阻抗與距離的關(guān)系。
b. 減少輻射干擾的措施
減小輻射干擾的措施主要有:
1) 輻射屏蔽:在干擾源和干擾對象之間插入一金屬屏蔽物,以阻擋干擾的傳播。
2) 極化隔離:干擾源與干擾對象在布局上采取極化隔離措施。即一個(gè)為垂直極化時(shí),另一個(gè)為水平極化,以減小其間的耦合。
3) 距離隔離:拉開干擾源與被干擾對象之間的距離,這是由于志在近場區(qū),場量強(qiáng)度與距離平方或立方成比例,當(dāng)距離增大時(shí),場衰減很快。
4) 吸收涂層法:被干擾對象有時(shí)可涂復(fù)一層吸收電磁波的材料,以減小干擾。
第二部分 電磁干擾的模式
1 共模干擾與差模干擾
共模干擾(Common-mode):兩導(dǎo)線上的干擾電流振幅相等,而方向相同者稱為共模干擾。
差模干擾(Differential-mode):兩導(dǎo)線上的干擾電流,振幅相等,方向相反稱為差模干擾。
共模(Common mode)是指存在于兩根或多根導(dǎo)線中,流經(jīng)所有導(dǎo)線的電流都是同極性的,差模(Differential mode)是指在導(dǎo)線對上的電流極性是相反的。
共模干擾的干擾電流在電纜中的所有導(dǎo)線上幅度/相位相同,它在電纜與大地之間形成回路流動(dòng),見圖(a)。差模干擾的干擾電流在信號(hào)線與信號(hào)地線之間流動(dòng),見圖(b)。
由于共模干擾與差模干擾的干擾電流在電纜上的流動(dòng)方式不同,對這兩種干擾電流的濾波方法也不相同。因此在進(jìn)行濾波設(shè)計(jì)之前必須了解所面對的干擾電流的類型。
2 PCB的輻射與線纜的輻射
1、PCB輻射
PCB上有許多信號(hào)環(huán)路,由中有差模電流環(huán)也有共模電流環(huán),計(jì)算其輻射強(qiáng)度時(shí),可等效為環(huán)天線,輻射強(qiáng)度由下式計(jì)算:
2、線纜的輻射
計(jì)算線纜的輻射強(qiáng)度時(shí),將其等效為單極天線,其輻射強(qiáng)度由下式計(jì)算:
以上兩式可以看出線纜的輻射效率遠(yuǎn)大于 PCB 的輻射效率。
第三部分 電磁屏蔽理論
1、 屏蔽效能的概念
屏蔽是利用屏蔽體來阻擋或減小電磁能傳輸?shù)囊环N技術(shù),是抑制電磁干擾的重要手段之一。屏蔽有兩個(gè)目的,一是限值內(nèi)部輻射的電磁能量泄漏出該內(nèi)部區(qū)域,二是防止外來的輻射干擾進(jìn)入某一區(qū)域。
電磁場通過金屬材料隔離時(shí),電磁場的強(qiáng)度將明顯降低,這種現(xiàn)象就是金屬材料的屏蔽作用。我們可以用同一位置無屏蔽體時(shí)電磁場的強(qiáng)度與加屏蔽體之后電磁場的強(qiáng)度之比來表征金屬材料的屏蔽作用,定義屏蔽效能(ShieldingEffectiveness,簡稱 SE):
2、屏蔽體上孔縫的影響
實(shí)際上,屏蔽體上面不可避免地存在各種縫隙、開孔以及進(jìn)出電纜等各種缺陷,這些缺陷將對屏蔽體的屏蔽效能有急劇的劣化作用。
上節(jié)中分析的理想屏蔽體在 30MHz 以上的屏蔽效能已經(jīng)足夠高,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過工程實(shí)際的需要。真正決定實(shí)際屏蔽體的屏蔽效能的因素是各種電氣不連續(xù)缺陷,包括:縫隙、開孔、電纜穿透等。
屏蔽體上面的縫隙十分常見,特別是目前機(jī)柜、插箱均是采用拼裝方式,其縫隙十分多,如果處理不妥,縫隙將急劇劣化屏蔽體的屏蔽效能。
1、孔縫屏蔽的總體設(shè)計(jì)思想
根據(jù)小孔耦合理論,決定孔縫泄漏量的因素主要有兩個(gè):孔縫面積和孔縫最大線度尺寸。兩者皆大,則泄漏最為嚴(yán)重;面積小而最大線度尺寸大則電磁泄漏仍然較大。如圖所示為一典型機(jī)柜示意圖,上面的孔縫主要分為四類:
(1)機(jī)箱(機(jī)柜)接縫
該類縫雖然面積不大,但其最大線度尺寸即縫長卻非常大,由于維修、開啟等限制,致使該類縫成為電子設(shè)備中屏蔽難度最大的一類孔縫,采用導(dǎo)電襯墊等特殊屏蔽材料可以有效地抑制電磁泄漏。該類孔縫屏蔽設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于:合理地選擇導(dǎo)電襯墊材料并進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖冃慰刂啤?/div>
為了避免電纜穿透對屏蔽體的影響,可以從幾個(gè)方面采取措施:
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(2)通風(fēng)孔
該類孔面積和最大線度尺寸較大,通風(fēng)孔設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于通風(fēng)部件的選擇與裝配結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在滿足通風(fēng)性能的條件下,應(yīng)盡可能選用屏效較高的屏蔽通風(fēng)部件。
(3)觀察孔與顯示孔
該類型孔面積和最大線度尺寸較大,其設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于屏蔽透光材料的選擇與裝配結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
(4)連接器與機(jī)箱接縫
這類縫的面積與最大線度尺寸均不大,但由于在高頻時(shí)導(dǎo)致連接器與機(jī)箱的接觸阻抗急劇增大,從而使得屏蔽電纜的共模傳導(dǎo)發(fā)射變大,往往導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備的輻射發(fā)射出現(xiàn)超標(biāo),為此應(yīng)采用導(dǎo)電橡膠等連接器導(dǎo)電襯墊。
由于輻射源分為近區(qū)的電場源、磁場源和遠(yuǎn)區(qū)的平面波,因此屏蔽體的屏蔽性能依據(jù)輻射源的不同,在材料選擇、結(jié)構(gòu)形狀和對孔縫泄漏控制等方面都有所不同。在設(shè)計(jì)中要達(dá)到所需的屏蔽性能,則需首先確定輻射源,明確頻率范圍,再根據(jù)各個(gè)頻段的典型泄漏結(jié)構(gòu),確定控制要素,進(jìn)而選擇恰當(dāng)?shù)钠帘尾牧希O(shè)計(jì)屏蔽殼體。
綜上所述,孔縫抑制的設(shè)計(jì)要點(diǎn)歸納為:
(1)合理選擇屏蔽材料;
(2)合理設(shè)計(jì)安裝互連結(jié)構(gòu)。
2、孔洞泄露的評估
機(jī)箱上不可避免地會(huì)有各種孔洞,這些孔洞最終決定了屏蔽體的屏蔽效能(假設(shè)沒有電纜穿過機(jī)箱)。一般可以認(rèn)為,屏蔽機(jī)箱在低頻時(shí)的屏蔽效能主要取決于制造屏蔽體的材料,在高頻時(shí)的屏蔽效能主要取決于機(jī)箱上的孔洞和縫隙。當(dāng)電磁波入射到一個(gè)孔洞時(shí),孔洞的作用是相當(dāng)于一個(gè)偶極天線。當(dāng)縫隙的長度達(dá)到1/2時(shí),其輻射效率最高(與縫隙的寬度無關(guān))。也就是說,它可以入射到縫隙的全部能量輻射出去,如圖所示。
圖 孔縫的電磁泄漏
在遠(yuǎn)場區(qū),如果孔洞的最大尺寸L小于λ/2,一個(gè)厚度為0的材料上的縫隙的屏蔽效能為:
如果L大于λ/2,則SE=0(dB)。
式中SE──屏蔽效能(dB);
L──孔洞的長度(mm);
H──孔洞的寬度(mm);
f──入射電磁波的頻率(MHz)。
這個(gè)公式計(jì)算的是最壞情況下(造成最大泄露的極化方向)的屏蔽效能,實(shí)際情況下屏蔽效能可能會(huì)更高一些。
在近場區(qū),孔洞的泄露還與輻射源是磁場源有關(guān)。當(dāng)輻射源是電場源時(shí),孔洞的泄露比遠(yuǎn)場?。ㄆ帘涡芨撸?;而當(dāng)輻射源是磁場源時(shí),孔洞的泄露比遠(yuǎn)場大(屏蔽效能低)。對于不同電路阻抗Zc的輻射源,計(jì)算公式如下:
若ZC>(7.9/Df):(電場源)
若ZC<(7.9/Df):(電場源)
式中SE──屏蔽效能(dB);
L──孔洞的長度(mm);
H──孔洞的寬度(mm);
f──入射電磁波的頻率(MHz)。
這個(gè)公式計(jì)算的是最壞情況下(造成最大泄漏的極化方向)的屏蔽效能,實(shí)際情況下屏蔽效能可能會(huì)更高一些。
需要注意的問題是,對于磁場輻射源,孔洞在近場區(qū)的屏蔽效能與電磁波的頻率沒有關(guān)系,也就是說,很小的孔洞也可能導(dǎo)致較大的泄漏。這時(shí)影響屏蔽效能的一個(gè)更重要參數(shù)是孔洞到輻射源的距離??锥淳嚯x輻射源越近,泄漏越大。這個(gè)特點(diǎn)往往導(dǎo)致屏蔽體發(fā)生意外的泄漏。因?yàn)樵谄帘误w上開孔的一個(gè)目的是通風(fēng)散熱,這意味著會(huì)很自然地將孔洞設(shè)計(jì)在靠近發(fā)熱源附近,而發(fā)熱源往往是大電流的載體,在其周圍有較強(qiáng)的磁場。結(jié)果,無意識(shí)地將孔洞開在強(qiáng)磁場輻射源的附近。因此,在設(shè)計(jì)中,要注意孔洞和縫隙要遠(yuǎn)離電流載體,例如線路板、電纜、變壓器等。
當(dāng)N個(gè)尺寸相同的孔洞排列在一起,并且相距較近(距離小于λ/2)時(shí),孔洞陣列的屏蔽效能會(huì)下降,下降數(shù)值為10lgN。
因?yàn)榭锥吹妮椛溆蟹较蛐?,因此在不同面上的孔洞不?huì)明顯增加泄漏,利用這個(gè)特點(diǎn)可以在設(shè)計(jì)時(shí)將孔洞放在屏蔽機(jī)箱的不同面,避免某一個(gè)面的輻射過強(qiáng)。
3 電纜的屏蔽設(shè)計(jì)
如果導(dǎo)體從屏蔽體中穿出去,將對屏蔽體的屏蔽效能產(chǎn)生顯著的劣化作用。這種穿透比較典型的是電纜從屏蔽體中穿出。
電纜穿透的作用是將屏蔽體內(nèi)外通過導(dǎo)線連通,等效于兩個(gè)背靠背的天線,對屏蔽體的屏蔽有極大的影響。
為了避免電纜穿透對屏蔽體的影響,可以從幾個(gè)方面采取措施:
1)采用屏蔽電纜時(shí),屏蔽電纜在出屏蔽體時(shí),采用夾線結(jié)構(gòu),保證電纜屏蔽層與屏蔽體之間可靠接地,提供足夠低的接觸阻抗。
2)采用屏蔽電纜時(shí),用屏蔽連接器轉(zhuǎn)接將信號(hào)接出屏蔽體,通過連接器保證電纜屏蔽層的可靠接地。
3) 采用非屏蔽電纜時(shí),采用濾波連接器轉(zhuǎn)接,保證電纜與屏蔽體之間有足夠低的高頻阻抗。
4) 采用非屏蔽電纜時(shí),電纜在屏蔽體的內(nèi)側(cè)(或者外側(cè))要足夠短,使干擾信號(hào)不能有效地耦合出去,從而減小了電纜穿透的影響。
5) 電源線通過電源濾波器出屏蔽體,保證電源線與屏蔽體之間有足夠低的高頻阻抗。
第四部分 接地設(shè)計(jì)
接地是抑制電磁干擾、提高電子設(shè)備電磁兼容性的重要手段之一。正確的接地既能抑制干擾的影響,又能抑制設(shè)備向外輻射干擾;反之錯(cuò)誤的接地反而會(huì)引入嚴(yán)重的干擾,甚至使電子設(shè)備無法正常工作。
1、接地的概念
電子設(shè)備中的“地”通常有兩種含義:一種是“大地”,另一種是“系統(tǒng)基準(zhǔn)地”。接地就是指在系統(tǒng)的某個(gè)選定點(diǎn)與某個(gè)電位基準(zhǔn)間建立低阻的導(dǎo)電通路。“接大地”就是以地球的電位作為基準(zhǔn),并以大地作為零電位,把電子設(shè)備的金屬外殼、線路選定點(diǎn)等通過接地線、接地極等組成的接地裝置與大地相連接。
“系統(tǒng)基準(zhǔn)地”是指信號(hào)回路的基準(zhǔn)導(dǎo)體(電子設(shè)備通常以金屬底座、機(jī)殼、屏蔽罩或粗銅線、銅帶作為基準(zhǔn)導(dǎo)體),并設(shè)該基準(zhǔn)導(dǎo)體電位為相對零電位,但不是大地零電位,簡稱為系統(tǒng)地。
接地的目的有兩個(gè):一是為了安全,稱為保護(hù)接地。電子設(shè)備的金屬外殼必須接大地,這樣可以避免因事故導(dǎo)致金屬外殼上出現(xiàn)過高對地電壓而危及操作人員和設(shè)備的安全。二是為電流返回其源提供低阻抗通道。
2 接地的種類
實(shí)際上,各種地線都存在電氣上或是物理上的聯(lián)系,不一定有明確的劃分。在地系統(tǒng)中,有時(shí)一個(gè)地既承擔(dān)保護(hù)地,又承當(dāng)防雷地的作用;或既承擔(dān)工作地,又承當(dāng)保護(hù)地的作用。而不同功能的地連接,針對的電氣對象不同,其處理方
式的側(cè)重點(diǎn)還會(huì)有所差異。
a. 保護(hù)接地
保護(hù)接地是為了保護(hù)設(shè)備、裝置、電路及人身的安全,防止雷擊、靜電損壞設(shè)備,或在設(shè)備故障情況下,保護(hù)人身安全。因此在設(shè)備、裝置、電路的底盤及金屬機(jī)殼一定要采取保護(hù)接地。
保護(hù)地保護(hù)原理是:通過把帶故障電壓的設(shè)備外殼短路到大地或地線端,保護(hù)過程中產(chǎn)生的短路電流使熔絲或空氣開關(guān)斷開,從而達(dá)到保護(hù)設(shè)備和人員安全的作用。
b. 工作接地
工作地是單板、母板或系統(tǒng)之間信號(hào)的等電位參考點(diǎn)或參考平面,它給信號(hào)回流提供了低的阻抗通道。信號(hào)質(zhì)量很大程度上依賴于工作接地質(zhì)量的好壞。由于受接地材料特性和其他技術(shù)因素的影響,接地導(dǎo)體的連接或搭接無論做的如何好,總有一定的阻抗,信號(hào)的回流會(huì)在工作地線上產(chǎn)生電壓降,形成地紋波,對信號(hào)質(zhì)量產(chǎn)生影響;信號(hào)越弱,信號(hào)頻率越高,這種影響就越嚴(yán)重。盡管如
此,在設(shè)計(jì)和施工中最大限度地降低工作接地導(dǎo)體的阻抗仍然是非常重要的。
第五部分 濾波設(shè)計(jì)
1、 濾波電路的基本概念
濾波電路是由電感、電容、電阻、鐵氧體磁珠和共模線圈構(gòu)成的頻率選擇性網(wǎng)絡(luò),低通濾波器是電磁兼容抑制技術(shù)中普遍應(yīng)用的濾波器。為了減小電源和信號(hào)線纜對外輻射,接口電路和電源電路必須進(jìn)行濾波設(shè)計(jì)。
濾波電路的效能取決于濾波電路兩邊的阻抗特性,在低阻抗電路中,簡單的電感濾波電路可以得到 40dB 的衰減,而在高阻抗電路中,幾乎沒有作用;在高阻抗電路中,簡單的電容濾波電路可以得到很好的濾波效果,在低阻抗電路中幾乎不起作用。在濾波電路設(shè)計(jì)中,電容靠近高阻抗電路設(shè)計(jì),電感靠近低阻抗電路設(shè)計(jì)。
電容器的插入損耗隨頻率的增加而增加,直到頻率達(dá)到自諧振頻率后,由于在導(dǎo)線和電容器電極的電感在電路上與電容串聯(lián),于是插入損耗開始下降。
2、 電源EMI濾波器
電源 EMI 濾波器是一種無源雙向網(wǎng)絡(luò),它一端接電源,另一端接負(fù)載。在所關(guān)心的衰減頻帶的較高頻段,可把電源 EMI 濾波器看作是“阻抗失配網(wǎng)絡(luò)”。
網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果表明,濾波器阻抗兩側(cè)端口阻抗失配越大,對電磁干擾能量的衰減就越是有效。由于電源線側(cè)的共模阻抗一般比較低,所以濾波器電源側(cè)的阻抗一般比較高。為了得到較好的濾波效果,對低阻抗的電源側(cè),應(yīng)配高輸入阻抗的濾波器;對高輸入阻抗的負(fù)載側(cè),則應(yīng)配低輸出阻抗的濾波器。
普通的電源濾波器對于數(shù)十兆以下的干擾信號(hào)有較好的濾波作用,在較高頻段,由于電容的電感效應(yīng),其濾波性能將會(huì)下降。對于頻率較高的干擾情況,要使用饋通式濾波器。該濾波器由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn),具有良好的濾波特性,其有效頻段可以擴(kuò)展到 GHz,因此在無線產(chǎn)品中使用較多。
濾波器的使用,最重要的問題是接地問題。只有接地良好的濾波器才能發(fā)揮其濾波作用,否則是沒有價(jià)值的。濾波器使用要注意以下問題:
1) 濾波器放置在電源的入口位置;
2) 饋通濾波器要放置在機(jī)箱(機(jī)柜)的金屬壁上;
3) 濾波器直接與機(jī)柜緊密連接,濾波器下面不能涂保護(hù)漆;