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工程师EMC使用规划秘籍(一)

本站网按:工程师在进行电子设计方案过程中越来越不能忽视EMC/EMI规范化设计了,它需要工程师在设计之初就进行严格把关!在产品结构方案设计阶段,主要针对产品需要满足EMC法规标准,对产品采用什么

本站网按:工程师在进行电子规划计划过程中越来越不能忽视EMC/EMI规范化规划了,它需求工程师在规划之初就进行严格把关!在产品结构计划规划阶段,首要针对产品需求满意EMC法规规范,对产品选用什么屏蔽规划计划、挑选什么屏蔽资料,以及资料的厚度提出规划计划,别的对屏蔽体之间的搭接规划,缝隙规划考虑,一起要点考虑接口连接器与结构件的合作。 为协助工程师在规划过程中排忧解难,本站网特整合优质资源推出《工程师EMC运用规划秘籍》技能系列文章,其他章节将会接连发布,敬请广阔工程师重视和留心!一、EMC三个重要规则

  规则一、EMC费效比联系规则: EMC问题越早考虑、越早处理,费用越小、效果越好。

  在新产品研制阶段就进行EMC规划,比比及产品EMC测验不合格才进行改善,费用能够大大节约,功率能够大大进步;反之,功率就会大大下降,费用就会大大添加。

  经历告知咱们,在功用规划的一起进行EMC规划,到样板、样机完结则经过EMC测验,是最省时刻和最有经济效益的。相反,产品研制阶段不考虑EMC,投产今后发现EMC不合格才进行改善,非但技能上带来很大难度、并且返工必定带来费用和时刻的大大糟蹋,乃至因为涉及到结构规划、PCB规划的缺点,无法施行改善办法,导致产品不能上市。

  规则二、高频电流环路面积S越大, EMI辐射越严峻。

  高频信号电流流经电感最小途径。当频率较高时, 一般走线电抗大于电阻,连线对高频信号便是电感,串联电感引起辐射。电磁辐射大多是EUT被测设备上的高频电流环路发生的,最恶劣的状况便是开路之天线方法。对应处理办法便是削减、减短连线,减小高频电流回路面积,尽量消除任何非正常作业需求的天线,如不接连的布线或有天线效应之元器材过长的插脚。

  削减辐射打扰或进步射频辐射抗搅扰才能的最重要任务之一,便是想方设法减小高频电流环路面积S。

  规则三、环路电流频率f越高,引起的EMI辐射越严峻,电磁辐射场强随电流频率f的平方成正比增大。削减辐射打扰或进步射频辐射抗搅扰才能的最重要途径之二,便是想方设法减小打扰源高频电流频率f,即减小打扰电磁波的频率f。

二、电磁兼容(EMC)元器材的正确选型和运用技巧

  咱们经过一些图片,直观的体系的回忆电磁兼容的意义、电磁搅扰的三要素以及按捺电磁搅扰的原理。再依据EMC规划原理和元器材不同的结构特色,首要解说不同元器材在EMC规划中的挑选及运用技巧,对EMC规划具有指导效果。

  电磁兼容的界说

  电磁搅扰的三要素

  按捺电磁搅扰的原理

  EMC首要处理办法 防备比屏蔽愈加有用

  电磁兼容性元器材是处理电磁搅扰发射和电磁灵敏度问题的要害,正确挑选和运用这些元器材是做好电磁兼容性规划的条件。因而,咱们有必要深化把握这些元器材,这样才有或许规划出契合规范要求、功用价格比最优的电子、电气产品。而每一种电子元件都有它各自的特性,因而,要求在规划时细心考虑。接下来咱们将评论一些常见的用来削减或按捺电磁兼容性的电子元件和电路规划技能。

  元件组

  有两种底子的电子元件组:有引脚的和无引脚的元件。有引脚线元件有寄生效果,尤其在高频时。该引脚形成了一个小电感,大约是1nH/mm/引脚。引脚的结尾也能发生一个小电容性的效应,大约有4pF。因而,引脚的长度应尽或许的短。与有引脚的元件比较,无引脚且外表贴装的元件的寄生效果要小一些。其典型值为:0.5nH的寄生电感和约0.3pF的终端电容

  从电磁兼容性的观念看,外表贴装元件效果最好,其次是放射状引脚元件,最终是轴向平行引脚的元件。

  一、EMC元件之电容

  在EMC规划中,电容是运用最广泛的元件之一,首要用于构成各种低通滤波器或用作去耦电容和旁路电容。很多实践标明:在EMC规划中,恰当挑选与运用电容,不只可处理许多EMI问题,并且能充分体现效果杰出、价格低廉、运用方便的长处。若电容的挑选或运用不当,则或许底子达不到预期的意图,乃至会加重 EMI程度。

  从理论上讲,电容的容量越大,容抗就越小,滤波效果就越好。一些人也有这种习气知道。可是,容量大的电容一般寄生电感也大,自谐振频率低(如典型的陶瓷电 容,0.1μF的f0=5 MHz,0.01μF的f0=15 MHz,0.001μF的f0=50 MHz),对高频噪声的去耦效果差,乃至底子起不到去耦效果。分立元件的滤波器在频率超越10 MHz时,将开端失掉功用。元件的物理尺度越大,转折点频率越低。这些问题能够经过挑选特别结构的电容来处理。

  贴片电容的寄生电感简直为零,总的电感也能够减小到元件自身的电感,一般仅仅传统电容寄生电感的1/3~1/5,自谐振频率可达相同容量的带引线电容的2倍(也有资料说可达10倍),是射频运用的抱负挑选。

  传统上,射频运用一般挑选瓷片电容。但在实践中,超小型聚脂或聚苯乙烯薄膜电容也是适用的,因为它们的尺度与瓷片电容适当。

  三端电容能将小瓷片电容频率规模从50 MHz以下拓宽到200 MHz以上,这对按捺VHF频段的噪声是很有用的。要在VHF或更高的频段取得更好的滤波效果,特别是维护屏蔽体不被穿透,有必要运用馈通电容
  二、EMC元件之电感

  电感是一种能够将磁场和电场联系起来的元件,其固有的、能够与磁场相互效果的才能使其潜在地比其他元件更为灵敏。和电容相似,聪明地运用电感也能处理许多 EMC问题。下面是两种底子类型的电感:开环和闭环。它们的不同在于内部的磁场环。在开环规划中,磁场经过空气闭合;而闭环规划中,磁场经过磁芯完结磁路,如下图所示。

  电感中的磁场

  电感比起电容一个长处是它没有寄生感抗,因而其外表贴装类型和引线类型没有什么不同。

  开环电感的磁场穿过空气,这将引起辐射并带来电磁搅扰(EMI)问题。在挑选开环电感时,绕轴式比棒式或螺线管式更好,因为这样磁场将被操控在磁芯(即磁体内的部分磁场)。

  开环电感

  对闭环电感来说,磁场被彻底操控在磁心,因而在电路规划中这种类型的电感更抱负,当然它们也比较贵重。螺旋环状的闭环电感的一个长处是:它不只将磁环操控在磁心,还能够自行消除一切外来的附带场辐射。

  电感的磁芯资料首要有两种类型:铁和铁氧体。铁磁芯电感用于低频场合(几十KHz),而铁氧体磁芯电感用于高频场合(到MHz)。因而铁氧体磁芯电感更适合于EMC运用。

  在EMC运用中特别运用了两种特别的电感类型:铁氧体磁珠和铁氧体磁夹。铁和铁氧体可作电感磁芯骨架。铁芯电感常运用于低频场合(几十KHz),而铁氧体芯电感常运用于高频场合(MHz)。所以铁氧芯感应体更适合于EMC运用。

  三、滤波器结构的挑选

  EMC规划中的滤波器一般指由L,C构成的低通滤波器。不同结构的滤波器的首要差异之一,是其间的电容与电感的联接方法不同。滤波器的有用性不只与其结构有关,并且还与联合的网络的阻抗有关。如单个电容的滤波器在高阻抗电路中效果很好,而在低阻抗电路中效果很差。

  滤波器分类(根据功用)

  滤波器分类(根据结构)

  滤波器选型

  四、EMC元件之磁珠

  磁珠由氧磁体组成,电感由磁心和线圈组成,磁珠把沟通信号转化为热能,电感把沟通存储起来,缓慢的开释出去。

  磁珠作业原理

  磁珠选型

  磁珠的电路符号便是电感可是类型上能够看出运用的是磁珠在电路功用上,磁珠和电感是原理相同的,仅仅频率特性不同算了。

  电感是储能元件,而磁珠是能量转化(耗费)器材。电感多用于电源滤波回路,侧重于遏止传导性搅扰;磁珠多用于信号回路,首要用于EMI方面。磁珠用来吸收超高频信号,象一些RF电路,PLL,振荡电路,含超高频存储器电路(DDR,SDRAM,RAMBUS等)都需求在电源输入部分加磁珠,而电感是一种储能元件,用在LC振荡电路、中低频的滤波电路等,其运用频率规模很少超越50MHz。
 五、EMC元件之二极管

  二极管是最简略的半导体器材。因为其共同的特性,某些二极管有助于处理并避免与EMC相关的一些问题。

  六、模仿与逻辑有源器材的选用

  电磁搅扰发射和电磁灵敏度的要害是模仿与逻辑有源器材的选用。有必要留意有源器材固有的灵敏特性和电磁发射特性。

  有源器材可分为调谐器材和底子频带器材。调谐器材起带通元件效果,其频率特性包含:中心频率、带宽、挑选性和带外乱真呼应;底子领带器材起低通元件效果,其频率特性包含:截止频率、通带特性、带外按捺特性和乱真呼应。此外还有输入阻抗特性和输入端的平衡不平衡特性等。

  模仿器材的灵敏度特性取决于灵敏度和带宽,而灵敏度以器材的固有噪声为根底。

  逻辑器材的灵敏度特性取决于直流噪声容限和噪声抗扰度。

  有源器材有两种电磁发射源:传导搅扰经过电源线、接地线和互连线进行传输,并随频率添加而添加;辐射搅扰经过器材自身或经过互连线进行辐射,并随频率的平方而添加。瞬态地电流是传导搅扰和辐射搅扰的初始源,削减瞬态地电流有必要减小接地阻抗和运用去耦电容

  逻辑器材的翻转时刻越短,所占频谱越宽。为此,应当在确保完成功用的条件下,尽或许添加信号的上升/下降时刻。

  数字电路是一种最常见的宽带搅扰源,其电磁发射可分为差模和共模两种方法。

  为了削减发射,应尽或许下降频率和信号电平;为了操控差模辐射,有必要将印制电路板上的信号线、电源线和它们的回线紧靠在一起,减小回路面积;为了操控共模辐射,能够运用栅网地线或接地平面,也可运用共模扼流圈。一起,挑选“洁净地”作为接地址也是十分重要的。

  外表装置技能(SMT)是70年代末发展起来的新式电子装联技能,内容包含外表装置器材(SMD)、外表装置元件(SMC)、外表装置印制电路板(SMB)以及外表装置设备、在线测验等。

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