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电子线路的电磁兼容性计划

2017-09-07 13:03分类:电工考证知识 阅读:

 

  电子线路计划者通常只思考商品的功用,而没有将功用和电磁兼容性(即EMC,是指设备或体系在其电磁环境中契合恳求工作并不对其环境中的任何设备发作无法忍受的电磁烦扰的才干)概括思考,因而商品在结束其功用的一同,也发作了很多的功用性打扰及其它打扰。并且,不能满意活络度恳求。电子线路的电磁兼容性计划应从几方面思考,在此咱们首要研讨元器材的挑选。

  1、共模电感

  由于EMC所面对的疑问大多是共模烦扰,因而共模电感也是咱们常用的有力元件之一。这儿就给咱们简略介绍一下共模电感的原理以及运用状况。

  共模电感是一个以铁氧体为磁芯的共模烦扰按捺器材,它由两个规范一样,匝数一样的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上,构成一个四端器材,它关于共模信号出现出大电感具有按捺效果,而关于差模信号出现出很小的漏电感几乎不起效果。原理是流过共模电流时磁环中的磁通彼此叠加,然后具有恰当大的电感量,对共模电流起到按捺效果;而当两线圈流过差模电流时,磁环中的磁通彼此抵消,几乎没有电感量,所以差模电流能够无衰减地经过。因而共模电感在平衡线路中能有用地按捺共模烦扰信号,而对线路正常传输的差模信号无影响。

  共模电感在制造时应满意以下恳求:

  (1)绕制在线圈磁芯上的导线要彼此绝缘,以确保在瞬时过电压效果下线圈的匝间不发作击穿短路;

  (2)当线圈流过瞬时大电流时,磁芯不要出现丰满;

  (3)线圈中的磁芯应与线圈绝缘,以避免在瞬时过电压效果下两者之间发作击穿;

  (4)线圈应尽或许绕制单层,这么做可减小线圈的寄生电容,增强线圈对瞬时过电压的承受才干。

  通常状况下,一同留神挑选所需滤波的频段,共模阻抗越大越好,因而咱们在挑选共模电感时需求看器材资料,首要依据阻抗频率曲线挑选。别的挑选时留神机考差模阻抗对信号的影响,首要注重差模阻抗,分外留神高速端口。

  2、磁珠

  在商品数字电路EMC计划进程中,咱们常常会运用到磁珠,那么磁珠滤波的原理以及怎么运用呢?

  铁氧体资料是铁镁合金或铁镍合金,这种资料具有很高的导磁率,它能够使电感的线圈绕组之间在高频高阻的状况下发作的电容最小。

  铁氧体资料通常在高频状况下运用,由于在低频时他们首要呈电感特性,使得线上的损耗很小。在高频状况下,它们首要呈电抗特性,并且随频率改动。实习运用中,铁氧体资料是作为射频电路的高频衰减器运用的。实习上,铁氧体较好的等效于电阻以及电感的并联,低频下电阻被电感短路,高频下电感阻抗变得恰当高,致使于电流悉数经过电阻。铁氧体是一个耗费设备,高频能量在上面转化为热能,这是由它的电阻特性抉择的。

  铁氧体磁珠与通常的电感比照具有非常好的高频滤波特性。铁氧体在高频时出现电阻性,恰当于质量因数很低的电感器,所以能在恰当宽的频率计划内坚持较高的阻抗,然后行进高频滤波效能。在低频段,阻抗由电感的感抗构成,低频时R很小,磁芯的磁导率较高,因而电感量较大,L起首要效果,电磁烦扰被反射而遭到按捺;并且这时磁芯的损耗较小,悉数器材是一个低损耗、高Q特性的电感,这种电感简略构成谐振,因而在低频段,有时或许出现运用铁氧体磁珠后烦扰增强的景象。在高频段,阻抗由电阻成分构成,跟着频率添加,磁芯的磁导率降低,致使电感的电感量减小,感抗成分减小。可是,这时磁芯的损耗添加,电阻成分添加,致使总的阻抗添加,当高频信号经过铁氧体时,电磁烦扰被吸收并改换成热能的办法耗散掉。

  铁氧体按捺元件广泛运用于印制电路板、电源线和数据线上。如在印制板的电源线进口端加上铁氧体按捺元件,就能够滤除高频烦扰。铁氧体磁环或磁珠专用于按捺信号线、电源线上的高频烦扰和尖峰烦扰,它也具有吸收静电放电脉冲烦扰的才干。

  运用片式磁珠仍是片式电感首要还在于实习运用场合。在谐振电路中需求运用片式电感。而需求消除不需求的EMI噪声时,运用片式磁珠是最好的挑选。片式磁珠和片式电感的运用场合:片式电感:射频(RF)和无线通讯,信息技能设备,雷达检波器,轿车电子,蜂窝电话,寻呼机,音频设备,PDAs(自个数字助理),无线遥控体系以及低压供电模块等。片式磁珠:时钟发作电路,仿照电路和数字电路之间的滤波,I/O输入/输出内部联接器(比方串口,并口,键盘,鼠标,远程电信,本地局域网),射频(RF)电路和易受烦扰的逻辑设备之间,供电电路中滤除高频传导烦扰,核算机,打印机,录像机(VCRS),电视体系和手提电话中的EMI噪声遏止。

  3、滤波电容器

  虽然从滤除高频噪声的视点看,电容的谐振是不期望的,可是电容的谐振并不是老是有害的。当要滤除的噪声频率断守时,能够经过调整电容的容量,使谐振点刚好落在打扰频率上。

  在实习工程中,要滤除的电磁噪声频率通常高达数百MHz,乃至跨过1GHz。对这么高频的电磁噪声有必要运用穿心电容才干有用地滤除。

  通常电容之所以不能有用地滤除高频噪声,是由于两个要素:一个要素是电容引线电感构成电容谐振,对高频信号出现较大的阻抗,削弱了对高频信号的旁路效果;另一个要素是导线之间的寄生电容使高频信号发作耦合,降低了滤波效果。

  穿心电容之所以能有用地滤除高频噪声,是由于穿心电容不只没有引线电感构成电容谐振频率过低的疑问,并且穿心电容能够直接设备在金属面板上,运用金属面板起到高频阻隔的效果。可是在运用穿心电容时,要留神的疑问是设备疑问。穿心电容最大的缺点是怕高温文温度冲击,这在将穿心电容往金属面板上焊接时构成很大艰难。很多电容在焊接进程中发作损坏。分外是当需求将很多的穿心电容设备在面板上时,只需有一个损坏,就很难批改,由于在将损坏的电容拆下时,会构成附近其它电容的损坏。

  跟着电子设备杂乱程度的行进,设备内部强弱电混合设备、数字逻辑电路混合设备的状况不断添加,电路模块之间的彼此打扰变成严峻的疑问。处理这种电路模块彼此打扰的办法之一是用金属阻隔舱将纷歧样性质的电路阻离隔。可是悉数穿过阻隔舱的导线要经过穿心电容,不然会构成阻隔失效。当纷歧样电路模块之间有很多的联线时,在阻隔舱上设备很多的穿心电容对错常艰难的工作。为了处理这个疑问,国外很多厂商开发了“滤波阵列板”,这是用分外技能事前将穿心电容焊接在一块金属板构成的器材,运用滤波阵列板能够垂手可得地处理很多导线穿过金属面板的疑问。可是这种滤波阵列板的报价通常较高。

  EMC器材有好几种,噪声的强度和类型纷歧样,适用的器材也是纷歧样的。比方,关于低频的噪声,如频率是几十KHz的噪声,要挑选电容或电感,而不该当是磁珠;磁珠首要用来滤除通常电源线或信号线上的噪音,适宜运用于高频的噪声环境中,比方频率是几十MHz到几GHz的场合。可是,磁珠关于滤除差分信号线的噪声,效果就欠好。这时分,就应当挑选共模扼流线圈,共模扼流线圈是专门用来滤除差分信号线上的噪声的。通常的EMC器材是不行以滤除差分信号线上的共模噪声的。所以,必定要依据详细的噪声类型和频率计划来挑选适宜的EMC器材。

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