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脈沖群EFT整改方案及其差共模干擾解析

更新時(shí)間: 2023-08-17
閱讀量:4768

一、電快速瞬變脈沖群

EFT會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)電路IC中數(shù)字電路的敏感性問(wèn)題,電感負(fù)載開(kāi)關(guān)系統(tǒng)斷開(kāi)時(shí),會(huì)在斷開(kāi)點(diǎn)產(chǎn)生由大量脈沖組成的瞬態(tài)騷擾。其頻譜分布非常寬,數(shù)字電路對(duì)其比較敏感,易受到騷擾。

電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)的目的是評(píng)估產(chǎn)品對(duì)來(lái)源于諸如繼電器,接觸器等電感性負(fù)載在開(kāi),斷時(shí)所產(chǎn)生的電快速瞬變脈沖群(EFT)的抗擾度。

試驗(yàn)時(shí),EFT發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖群,耦合到產(chǎn)品的電源線,信號(hào)線,和控制線上,并考核產(chǎn)品性能是否下降。

試驗(yàn)時(shí),一般不會(huì)損壞元器件,只是使EUT出現(xiàn)“軟”故障,如程序混亂,數(shù)據(jù)丟失等產(chǎn)品性能下降。有的EUT對(duì)單脈沖不敏感,但對(duì)脈沖群敏感。由于對(duì)IC輸入端電容充電,在脈沖間隔不能完全放電,導(dǎo)致電位逐漸積累,使IC發(fā)生誤動(dòng)作。

如下圖,對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行系統(tǒng)等效分析一下EFT問(wèn)題:

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圖中我們將EFT信號(hào)發(fā)生器等效到產(chǎn)品電路中:

EFT干擾特點(diǎn):脈沖成群出現(xiàn),重復(fù)頻率高,上升時(shí)間短,單脈沖能量低!

通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)的測(cè)試分析,認(rèn)為脈沖群干擾之所以會(huì)造成設(shè)備的誤動(dòng)作,是因?yàn)槊}沖群對(duì)線路中半導(dǎo)體器件結(jié)電容充電。當(dāng)結(jié)電容上的能量積累到一定程度,便會(huì)引起線路(乃至設(shè)備)的誤動(dòng)作及故障!

電源線注入:

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試驗(yàn)時(shí),EFT發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖群,耦合到產(chǎn)品的電源線,信號(hào)線,和控制線上,并考核產(chǎn)品性能是否下降。

試驗(yàn)時(shí),一般不會(huì)損壞元器件,只是使電子產(chǎn)品及設(shè)備出現(xiàn)“軟”故障,如程序混亂,數(shù)據(jù)丟失等產(chǎn)品性能下降。有的EUT對(duì)單脈沖不敏感,但對(duì)脈沖群敏感。由于對(duì)IC輸入端電容充電,在脈沖間隔不能完全放電,導(dǎo)致電位逐漸積累,使IC發(fā)生誤動(dòng)作。

EFT-在電路中帶來(lái)的故障理論與分析:

受試設(shè)備EFT信號(hào)以共模方式施加到電源線或信號(hào)線上。

(1)當(dāng)EFT加在某一條L、N、G上時(shí),EUT的其它L、N、G上會(huì)同時(shí)得到差模和共模電壓。
如果EUT在電源端沒(méi)有良好的濾波,則EFT會(huì)進(jìn)入EUT的后續(xù)電路,使數(shù)字電路工作異常。
例如,在IC輸入端,EFT對(duì)寄生電容充電,通過(guò)脈沖群的逐級(jí)積累,達(dá)到和超過(guò)IC的噪聲容限。
(2)侵入的EFT還會(huì)通過(guò)電源線,地線的引線電感,產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)V=-Ldi/dt,造成電源電壓和地電位的波動(dòng),引起數(shù)字電路的誤操作。
(3)扎線不合理。
例如將強(qiáng)電和弱電,騷擾電路和敏感電路,信號(hào)地和強(qiáng)電源地的電纜捆綁或放在一起,引起感應(yīng)耦合。

提供EFT在電路中的總的設(shè)計(jì)和分析思路如下:

EFT的設(shè)計(jì)及分析方法:

A.正確選用和安裝電源濾波器;
B.減小PCB電源線和地線的引線電感;
C.分類(lèi)捆扎分類(lèi)敷設(shè)導(dǎo)線和電纜;
D.正確做好接地設(shè)計(jì);
E.安裝瞬態(tài)騷擾抑制器或采用高頻磁珠或磁環(huán)增加其高頻阻抗。

注意:濾波器參數(shù)失配、濾波器安裝位置不佳、接地線阻抗問(wèn)題等等;上述情況會(huì)不同程度降低濾波器性能,使足夠多的干擾進(jìn)入電子產(chǎn)品及設(shè)備內(nèi)部,干擾到電子產(chǎn)品及設(shè)備。

濾波器參數(shù)失配問(wèn)題:

(1)磁性材料的頻率特性不匹配,比如在EFT干擾信號(hào)頻率帶內(nèi)的阻抗不夠高。
(2)電感沒(méi)有按照高頻電感規(guī)則繞線圈,層間、匝間電容較大,使EFT信號(hào)從寄生電容旁路進(jìn)入電子產(chǎn)品及設(shè)備。
(3)Y電容性能不佳,寄生電感比較大。由于EFT干擾信號(hào)頻率高達(dá)60MHz,再加上幅度較高,所以有比較強(qiáng)的輻射性,如有使用濾波器其安裝的位置也很關(guān)鍵。

對(duì)于金屬外殼接地的產(chǎn)品,提供如下等效思路解決問(wèn)題!

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產(chǎn)品為金屬外殼接地:其濾波器結(jié)構(gòu)如上圖所示,系統(tǒng)Y電容是很好的旁路路徑!設(shè)計(jì)也相對(duì)比較容易!

二、差共模干擾分析

A.共模干擾與差模干擾

共模干擾:就是線與線同時(shí)對(duì)地的回路干擾

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如上圖, UPQ的電壓差UCM為共模電壓,ICM1和ICM2為共模電流。ICM1和ICM2大小不一定相同,但方向相同!

差模干擾:簡(jiǎn)單的說(shuō)是線對(duì)線的回路干擾。

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如上圖,我們可以了解差模的原理圖。UDM為差模電壓,IDM為差模電流。

IDM大小相同,方向相反。

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在大多數(shù)情況下: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(jiàn)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(jiàn)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;因此對(duì)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(duì)的干擾電流的類(lèi)型!

如下圖所示,我們看一下電子產(chǎn)品的CLASS A和CLASS B標(biāo)準(zhǔn)要求!

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我們通過(guò)如下的框圖結(jié)構(gòu)知道,如果電子產(chǎn)品和設(shè)備開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)如果不插入EMI濾波器,其很難通過(guò)上述的CLASS A或CLASS B的標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

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開(kāi)關(guān)電源:EMC的分析和設(shè)計(jì)中EMI傳導(dǎo)高效設(shè)計(jì),我們的設(shè)計(jì)理論是150KHZ-10MHZ,即快速使用EMI輸入濾波器來(lái)搞定!EMI濾波器中最為關(guān)鍵的設(shè)計(jì)為共模電感的選擇和設(shè)計(jì),以下我將共模電感的特性進(jìn)行理論分析!

1.目前推薦及常用的共模電感的結(jié)構(gòu)

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共模電感器等效電路:

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共模電感器磁場(chǎng)分布特點(diǎn):

A.FCM

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共模磁通基本都在磁芯內(nèi)部,使得共模電感量很大!

B. FDM

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差模磁通通過(guò)磁芯外部空氣,使得差模電感量較?。?br/>
2.分析兩種常用的共模電感的磁芯結(jié)構(gòu)

A. T Core

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B. SQ Core

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應(yīng)用時(shí)注意要點(diǎn):

(1)對(duì)分繞結(jié)構(gòu),工頻功率電流(差模形態(tài))作用下,磁芯存在偏磁磁通;
(2)偏磁磁通沿磁芯分布不均勻,在繞組中間部位磁密最大;
(3)如果在偏磁磁通下,磁密最大處磁芯飽和,則共模感量急劇下降;
(4)漏感(差模電感)越大,在工頻電流下偏磁通越大,則磁芯越易局部飽和。

3.共模濾波器的差模和共模的插入損耗(大資質(zhì)的廠家會(huì)給出相關(guān)曲線)

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4. 差/共電感的測(cè)量

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5.偏磁電流(直流/工頻)對(duì)共模電感的影響需要考慮

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直流電流偏磁影響評(píng)估


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分析總結(jié):

通過(guò)上面的測(cè)試曲線,直流電流偏磁影響下共模電感的等效Gap對(duì)共模和差模的電感特性有較大的影響,因此需要關(guān)注共模電感的通態(tài)電流!滿足以下公式:

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三、技能拓展

PCB的輻射與線纜的輻射

1.PCB輻射

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PCB上有許多信號(hào)環(huán)路,其中有差模電流環(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.線纜和接口連接線的輻射

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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:

從以上兩式可以看出線纜的輻射效率遠(yuǎn)大于PCB布局布線的輻射效率!

3.電磁屏蔽理論

A.屏蔽效能的概念

屏蔽是利用屏蔽體來(lái)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(lái)的輻射干擾進(jìn)入某一區(qū)域。

電磁場(chǎng)通過(guò)金屬材料隔離時(shí),電磁場(chǎng)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(wú)屏蔽體時(shí)電磁場(chǎng)的強(qiáng)度與加屏蔽體之后電磁場(chǎng)的強(qiáng)度之比來(lái)表征金屬材料的屏蔽作用,定義屏蔽效能(ShieldingEffectiveness,簡(jiǎn)稱(chēng) SE):

B.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(kāi)孔以及進(jìn)出電纜等各種缺陷,這些缺陷將對(duì)屏蔽體的屏蔽效能有急劇的劣化作用。

理想的屏蔽體在30MHz以上的屏蔽效能已經(jīng)足夠高,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)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(kāi)孔、電纜穿透等。

屏蔽體上面的縫隙十分常見(jiàn),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。

C.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(lèi):

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(1)機(jī)箱(機(jī)柜)接縫

該類(lèi)縫雖然面積不大,但其最大線度尺寸即縫長(zhǎng)卻非常大,由于維修、開(kāi)啟等限制,致使該類(lèi)縫成為電子設(shè)備中屏蔽難度最大的一類(lèi)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(lèi)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?br/>
(2)通風(fēng)孔

該類(lèi)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(lèi)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(lèi)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(chǎng)源、磁場(chǎng)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(duì)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?,設(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)。

D.孔洞泄露的評(píng)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(méi)有電纜穿過(guò)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(zhǎng)度達(dá)到1/2時(shí),其輻射效率最高(與縫隙的寬度無(wú)關(guān))。也就是說(shuō),它可以入射到縫隙的全部能量輻射出去,如圖所示。

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孔縫的電磁泄漏

在遠(yuǎn)場(chǎng)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(zhǎng)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(chǎng)區(qū),孔洞的泄露還與輻射源是磁場(chǎng)源有關(guān)。當(dāng)輻射源是電場(chǎng)源時(shí),孔洞的泄露比遠(yuǎn)場(chǎng)?。ㄆ帘涡芨撸?;而當(dāng)輻射源是磁場(chǎng)源時(shí),孔洞的泄露比遠(yuǎn)場(chǎng)大(屏蔽效能低)。對(duì)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(chǎng)源);
若ZC<(7.9/Df):(磁場(chǎng)源)式中SE──屏蔽效能(dB);
L──孔洞的長(zhǎng)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(wèn)題是,對(duì)于磁場(chǎng)輻射源,孔洞在近場(chǎng)區(qū)的屏蔽效能與電磁波的頻率沒(méi)有關(guān)系,也就是說(shuō),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(kāi)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?chē)休^強(qiáng)的磁場(chǎng)。結(jié)果,無(wú)意識(shí)地將孔洞開(kāi)在強(qiáng)磁場(chǎng)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裕虼嗽诓煌嫔系目锥床粫?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(guò)強(qiáng)。

E.電纜的屏蔽設(shè)計(jì)

如果導(dǎo)體從屏蔽體中穿出去,將對(duì)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。

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電纜穿透的作用是將屏蔽體內(nèi)外通過(guò)導(dǎo)線連通,等效于兩個(gè)背靠背的天線,對(duì)屏蔽體的屏蔽有極大的影響。

為了避免電纜穿透對(duì)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(guò)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(guò)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。

4.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(wú)法正常工作。

A.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(guò)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(duì)零電位,但不是大地零電位,簡(jiǎn)稱(chēng)為系統(tǒng)地。

接地的目的有兩個(gè):

其一是為了安全,稱(chēng)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(guò)高對(duì)地電壓而危及操作人員和設(shè)備的安全。其二是為電流返回其源提供低阻抗通道。

B.接地的種類(lèi)

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(duì)的電氣對(duì)象不同,其處理方式的側(cè)重點(diǎn)還會(huì)有所差異。

C.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(pán)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(guò)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(guò)程中產(chǎn)生的短路電流使熔絲或空氣開(kāi)關(guān)斷開(kāi),從而達(dá)到保護(hù)設(shè)備和人員安全的作用。

D.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(wú)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(duì)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。

5.濾波設(shè)計(jì)

A.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(duì)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(jiǎn)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(méi)有作用;在高阻抗電路中,簡(jiǎn)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(kāi)始下降。

B.電源EMI濾波器

電源EMI濾波器是一種無(wú)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)”。

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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(duì)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(duì)低阻抗的電源側(cè),應(yīng)配高輸入阻抗的濾波器;對(duì)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(duì)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(duì)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(wú)線產(chǎn)品中使用較多。

濾波器的使用,最重要的問(wèn)題是接地問(wèn)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(méi)有價(jià)值的。濾波器使用要注意以下問(wèn)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;
(4)濾波器的輸入輸出引線不能并行、交叉。

通過(guò)上面的EMC的基礎(chǔ)理論分析,我們?cè)龠M(jìn)行電子產(chǎn)品及設(shè)備的EMC設(shè)計(jì)時(shí),我們可以從基礎(chǔ)設(shè)計(jì)(屏蔽&接地&濾波)來(lái)考慮EMC的問(wèn)題,節(jié)省我們產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的成本及時(shí)間。

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