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電磁兼容性設計之元件選擇

發布時間:2017-04-14 ???? 點擊:

電子線路規劃者通常只思考商品的功用,而沒有將功用和電磁兼容性(即EMC,是指設備或體系在其電磁環境中符合請求運轉并不對其環境中的任何設備發作無法忍受的電磁攪擾的才能)歸納思考,因而商品在完結其功用的一起,也發作了很多的功用性打擾及其它打擾。而且,不能滿意敏感度請求。電子線路的電磁兼容性規劃應從幾方面思考,在此咱們首要研究元器材的挑選。

1、共模電感

由于EMC所面對的疑問大多是共模攪擾,因而共模電感也是咱們常用的有力元件之一。這兒就給咱們簡略介紹一下共模電感的原理以及運用狀況。

共模電感是一個以鐵氧體為磁芯的共模攪擾按捺器材,它由兩個尺度一樣,匝數一樣的線圈對稱地繞制在同一個鐵氧體環形磁芯上,形成一個四端器材,它關于共模信號出現出大電感具有按捺作用,而關于差模信號出現出很小的漏電感幾乎不起作用。原理是流過共模電流時磁環中的磁通彼此疊加,然后具有適當大的電感量,對共模電流起到按捺作用;而當兩線圈流過差模電流時,磁環中的磁通彼此抵消,幾乎沒有電感量,所以差模電流可以無衰減地經過。因而共模電感在平衡線路中能有效地按捺共模攪擾信號,而對線路正常傳輸的差模信號無影響。

共模電感在制作時應滿意以下請求:

(1)繞制在線圈磁芯上的導線要彼此絕緣,以確保在瞬時過電壓作用下線圈的匝間不發作擊穿短路;

(2)當線圈流過瞬時大電流時,磁芯不要出現飽滿;

(3)線圈中的磁芯應與線圈絕緣,以避免在瞬時過電壓作用下兩者之間發作擊穿;

(4)線圈應盡也許繞制單層,這么做可減小線圈的寄生電容,增強線圈對瞬時過電壓的承受才能。

通常狀況下,一起留意挑選所需濾波的頻段,共模阻抗越大越好,因而咱們在挑選共模電感時需求看器材資料,首要依據阻抗頻率曲線挑選。另外挑選時留意思考差模阻抗對信號的影響,首要重視差模阻抗,特別留意高速端口。

2、磁珠

在商品數字電路EMC規劃過程中,咱們常常會運用到磁珠,那么磁珠濾波的原理以及怎么運用呢?

鐵氧體資料是鐵鎂合金或鐵鎳合金,這種資料具有很高的導磁率,它可以使電感的線圈繞組之間在高頻高阻的狀況下發作的電容最小。

鐵氧體資料通常在高頻狀況下運用,由于在低頻時他們首要呈電感特性,使得線上的損耗很小。在高頻狀況下,它們首要呈電抗特性,而且隨頻率改動。實踐運用中,鐵氧體資料是作為射頻電路的高頻衰減器運用的。實踐上,鐵氧體較好的等效于電阻以及電感的并聯,低頻下電阻被電感短路,高頻下電感阻抗變得適當高,以至于電流悉數經過電阻。鐵氧體是一個耗費設備,高頻能量在上面轉化為熱能,這是由它的電阻特性決議的。

鐵氧體磁珠與通常的電感比較具有更好的高頻濾波特性。鐵氧體在高頻時出現電阻性,適當于品質因數很低的電感器,所以能在適當寬的頻率規模內堅持較高的阻抗,然后進步高頻濾波效能。在低頻段,阻抗由電感的感抗構成,低頻時R很小,磁芯的磁導率較高,因而電感量較大,L起首要作用,電磁攪擾被反射而受到按捺;而且這時磁芯的損耗較小,整個器材是一個低損耗、高Q特性的電感,這種電感簡單形成諧振,因而在低頻段,有時也許出現運用鐵氧體磁珠后攪擾增強的景象。在高頻段,阻抗由電阻成分構成,跟著頻率添加,磁芯的磁導率降低,致使電感的電感量減小,感抗成分減小。可是,這時磁芯的損耗添加,電阻成分添加,致使總的阻抗添加,當高頻信號經過鐵氧體時,電磁攪擾被吸收并轉換成熱能的方式耗散掉。

鐵氧體按捺元件廣泛運用于印制電路板、電源線和數據線上。如在印制板的電源線入口端加上鐵氧體按捺元件,就可以濾除高頻攪擾。鐵氧體磁環或磁珠專用于按捺信號線、電源線上的高頻攪擾和尖峰攪擾,它也具有吸收靜電放電脈沖攪擾的才能。

運用片式磁珠仍是片式電感首要還在于實踐運用場合。在諧振電路中需求運用片式電感。而需求消除不需求的EMI噪聲時,運用片式磁珠是最佳的挑選。片式磁珠和片式電感的運用場合:片式電感:射頻(RF)和無線通訊,信息技術設備,雷達檢波器,轎車電子,蜂窩電話,尋呼機,音頻設備,PDAs(自己數字助理),無線遙控體系以及低壓供電模塊等。片式磁珠:時鐘發作電路,模仿電路和數字電路之間的濾波,I/O輸入/輸出內部連接器(比方串口,并口,鍵盤,鼠標,遠程電信,本地局域網),射頻(RF)電路和易受攪擾的邏輯設備之間,供電電路中濾除高頻傳導攪擾,計算機,打印機,錄像機(VCRS),電視體系和手提電話中的EMI噪聲抑止。

3、濾波電容器

雖然從濾除高頻噪聲的視點看,電容的諧振是不希望的,可是電容的諧振并不是老是有害的。當要濾除的噪聲頻率確守時,可以經過調整電容的容量,使諧振點剛好落在打擾頻率上。

在實踐工程中,要濾除的電磁噪聲頻率通常高達數百MHz,甚至超越1GHz。對這么高頻的電磁噪聲必須運用穿心電容才能有效地濾除。

通常電容之所以不能有效地濾除高頻噪聲,是由于兩個因素:一個因素是電容引線電感形成電容諧振,對高頻信號出現較大的阻抗,削弱了對高頻信號的旁路作用;另一個因素是導線之間的寄生電容使高頻信號發作耦合,降低了濾波作用。

穿心電容之所以能有效地濾除高頻噪聲,是由于穿心電容不只沒有引線電感形成電容諧振頻率過低的疑問,而且穿心電容可以直接裝置在金屬面板上,運用金屬面板起到高頻阻隔的作用。可是在運用穿心電容時,要留意的疑問是裝置疑問。穿心電容最大的缺點是怕高溫文溫度沖擊,這在將穿心電容往金屬面板上焊接時形成很大艱難。很多電容在焊接過程中發作損壞。特別是當需求將很多的穿心電容裝置在面板上時,只需有一個損壞,就很難修正,由于在將損壞的電容拆下時,會形成鄰近其它電容的損壞。

跟著電子設備雜亂程度的進步,設備內部強弱電混合裝置、數字邏輯電路混合裝置的狀況不斷增加,電路模塊之間的彼此打擾成為嚴峻的疑問。處理這種電路模塊彼此打擾的辦法之一是用金屬阻隔艙將不一樣性質的電路阻隔開。可是一切穿過阻隔艙的導線要經過穿心電容,否則會形成阻隔失效。當不一樣電路模塊之間有很多的聯線時,在阻隔艙上裝置很多的穿心電容是十分艱難的工作。為了處理這個疑問,國外很多廠商開發了“濾波陣列板”,這是用特別工藝事先將穿心電容焊接在一塊金屬板構成的器材,運用濾波陣列板可以垂手可得地處理很多導線穿過金屬面板的疑問。可是這種濾波陣列板的報價通常較高。

EMC器材有好幾種,噪聲的強度和類型不一樣,適用的器材也是不一樣的。比方,關于低頻的噪聲,如頻率是幾十KHz的噪聲,要挑選電容或電感,而不該該是磁珠;磁珠首要用來濾除通常電源線或信號線上的噪音,適宜運用于高頻的噪聲環境中,比方頻率是幾十MHz到幾GHz的場合。可是,磁珠關于濾除差分信號線的噪聲,作用就欠好。這時候,就應該挑選共模扼流線圈,共模扼流線圈是專門用來濾除差分信號線上的噪聲的。通常的EMC器材是不可以濾除差分信號線上的共模噪聲的。所以,必定要依據詳細的噪聲類型和頻率規模來挑選適宜的EMC器材。

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