EMC各部分元件原理解答
發布時間:2012-08-03
導言:要解決EMC問題,就要了解影響EMC的主要元器件的工作原理,本篇文章將為讀者介紹共模電感、磁珠、以及濾波電容器的工作原理及使用情況。
一、共模電感
由於EMC所(suo)麵(mian)臨(lin)解(jie)決(jue)問(wen)題(ti)大(da)多(duo)是(shi)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao),因(yin)此(ci)共(gong)模(mo)電(dian)感(gan)也(ye)是(shi)我(wo)們(men)常(chang)用(yong)的(de)有(you)力(li)元(yuan)件(jian)之(zhi)一(yi),共(gong)模(mo)電(dian)感(gan)是(shi)一(yi)個(ge)以(yi)鐵(tie)氧(yang)體(ti)為(wei)磁(ci)芯(xin)的(de)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)抑(yi)製(zhi)器(qi)件(jian),它(ta)由(you)兩(liang)個(ge)尺(chi)寸(cun)相(xiang)同(tong),匝(za)數(shu)相(xiang)同(tong)的(de)線圈對dui稱cheng地di繞rao製zhi在zai同tong一yi個ge鐵tie氧yang體ti環huan形xing磁ci芯xin上shang,形xing成cheng一yi個ge四si端duan器qi件jian,要yao對dui於yu共gong模mo信xin號hao呈cheng現xian出chu大da電dian感gan具ju有you抑yi製zhi作zuo用yong,而er對dui於yu差cha模mo信xin號hao呈cheng現xian出chu很hen小xiao的de漏lou電dian感gan幾ji乎hu不bu起qi作zuo用yong。原yuan理li是shi流liu過guo共gong模mo電dian流liu時shi磁ci環huan中zhong的de磁ci通tong相xiang互hu疊die加jia,從cong而er具ju有you相xiang當dang大da的de電dian感gan量liang,對dui共gong模mo電dian流liu起qi到dao抑yi製zhi作zuo用yong,而er當dang兩liang線xian圈quan流liu過guo差cha模mo電dian流liu時shi,磁ci環huan中zhong的de磁ci通tong相xiang互hu抵di消xiao,幾ji乎hu沒mei有you電dian感gan量liang,所suo以yi差cha模mo電dian流liu可ke以yi無wu衰shuai減jian地di通tong過guo。因yin此ci共gong模mo電dian感gan在zai平ping衡heng線xian路lu中zhong能neng有you效xiao地di抑yi製zhi共gong模mo幹gan擾rao信xin號hao,而er對dui線xian路lu正zheng常chang傳chuan輸shu的de差cha模mo信xin號hao無wu影ying響xiang。
共模電感在製作時應滿足以下要求:
1)繞製在線圈磁芯上的導線要相互絕緣,以保證在瞬時過電壓作用下線圈的匝間不發生擊穿短路。
2)當線圈流過瞬時大電流時,磁芯不要出現飽和。
3)線圈中的磁芯應與線圈絕緣,以防止在瞬時過電壓作用下兩者之間發生擊穿。
4)線圈應盡可能繞製單層,這樣做可減小線圈的寄生電容,增強線圈對瞬時過電壓的而授能力。
通(tong)常(chang)情(qing)況(kuang)下(xia),同(tong)時(shi)注(zhu)意(yi)選(xuan)擇(ze)所(suo)需(xu)濾(lv)波(bo)的(de)頻(pin)段(duan),共(gong)模(mo)阻(zu)抗(kang)越(yue)大(da)越(yue)好(hao),因(yin)此(ci)我(wo)們(men)在(zai)選(xuan)擇(ze)共(gong)模(mo)電(dian)感(gan)時(shi)需(xu)要(yao)看(kan)器(qi)件(jian)資(zi)料(liao),主(zhu)要(yao)根(gen)據(ju)阻(zu)抗(kang)頻(pin)率(lv)曲(qu)線(xian)選(xuan)擇(ze)。另(ling)外(wai)選(xuan)擇(ze)時(shi)注(zhu)意(yi)考(kao)慮(lv)差(cha)模(mo)阻(zu)抗(kang)對(dui)信(xin)號(hao)的(de)影(ying)響(xiang),主(zhu)要(yao)關(guan)注(zhu)差(cha)模(mo)阻(zu)抗(kang),特(te)別(bie)注(zhu)意(yi)高(gao)速(su)端(duan)口(kou)。
二、磁珠
在產品數字電路EMC設she計ji過guo程cheng中zhong,我wo們men常chang常chang會hui使shi用yong到dao磁ci珠zhu,鐵tie氧yang體ti材cai料liao是shi鐵tie鎂mei合he金jin或huo鐵tie鎳nie合he金jin,這zhe種zhong材cai料liao具ju有you很hen高gao的de導dao磁ci率lv,他ta可ke以yi是shi電dian感gan的de線xian圈quan繞rao組zu之zhi間jian在zai高gao頻pin高gao阻zu的de情qing況kuang下xia產chan生sheng的de電dian容rong最zui小xiao。鐵tie氧yang體ti材cai料liao通tong常chang在zai高gao頻pin情qing況kuang下xia應ying用yong,因yin為wei在zai低di頻pin時shi他ta們men主zhu要yao程cheng電dian感gan特te性xing,使shi得de線xian上shang的de損sun耗hao很hen小xiao。在zai高gao頻pin情qing況kuang下xia,他ta們men主zhu要yao呈cheng電dian抗kang特te性xing比bi並bing且qie隨sui頻pin率lv改gai變bian。實shi際ji應ying用yong中zhong,鐵tie氧yang體ti材cai料liao是shi作zuo為wei射she頻pin電dian路lu的de高gao頻pin衰shuai減jian器qi使shi用yong的de。實shi際ji上shang,鐵tie氧yang體ti較jiao好hao的de等deng效xiao於yu電dian阻zu以yi及ji電dian感gan的de並bing聯lian,低di頻pin下xia電dian阻zu被bei電dian感gan短duan路lu,高gao頻pin下xia電dian感gan阻zu抗kang變bian得de相xiang當dang高gao,以yi至zhi於yu電dian流liu全quan部bu通tong過guo電dian阻zu。鐵tie氧yang體ti是shi一yi個ge消xiao耗hao裝zhuang置zhi,高gao頻pin能neng量liang在zai上shang麵mian轉zhuan化hua為wei熱re能neng,這zhe是shi由you他ta的de電dian阻zu特te性xing決jue定ding的de。
鐵(tie)氧(yang)體(ti)磁(ci)珠(zhu)與(yu)普(pu)通(tong)的(de)電(dian)感(gan)相(xiang)比(bi)具(ju)有(you)更(geng)好(hao)的(de)高(gao)頻(pin)濾(lv)波(bo)特(te)性(xing)。鐵(tie)氧(yang)體(ti)在(zai)高(gao)頻(pin)時(shi)呈(cheng)現(xian)電(dian)阻(zu)性(xing),相(xiang)當(dang)於(yu)品(pin)質(zhi)因(yin)數(shu)很(hen)低(di)的(de)電(dian)感(gan)器(qi),所(suo)以(yi)能(neng)在(zai)相(xiang)當(dang)寬(kuan)的(de)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)內(nei)保(bao)持(chi)較(jiao)高(gao)的(de)阻(zu)抗(kang),從(cong)而(er)提(ti)高(gao)高(gao)頻(pin)濾(lv)波(bo)效(xiao)能(neng)。 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,因此電感量較大,L起主要作用,電磁幹擾被反射而受到抑製;並且這時磁芯的損耗較小,整個器件是一個低損耗、高Q特性的電感,這種電感容易造成諧振因此在低頻段,有時可能出現使用鐵氧體磁珠後幹擾增強的現象。 在高頻段,阻抗由電阻成分構成,隨著頻率升高,磁芯的磁導率降低,導致電感的電感量減小,感抗成分減小 但(dan)是(shi),這(zhe)時(shi)磁(ci)芯(xin)的(de)損(sun)耗(hao)增(zeng)加(jia),電(dian)阻(zu)成(cheng)分(fen)增(zeng)加(jia),導(dao)致(zhi)總(zong)的(de)阻(zu)抗(kang)增(zeng)加(jia),當(dang)高(gao)頻(pin)信(xin)號(hao)通(tong)過(guo)鐵(tie)氧(yang)體(ti)時(shi),電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)被(bei)吸(xi)收(shou)並(bing)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)熱(re)能(neng)的(de)形(xing)式(shi)耗(hao)散(san)掉(diao)。
鐵氧體抑製元件廣泛應用於印製電路板、電源線和數據線上。如在印製板的電源線入口端加上鐵氧體抑製元件,就可以濾除高頻幹擾。鐵氧體磁環或磁珠專用於抑製信號線、電源線上的高頻幹擾和尖峰幹擾,它也具有吸收靜電放電脈衝幹擾的能力。
使用片式磁珠還是片式電感主要還在於實際應用場合。在諧振電路中需要使用片式電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時,使用片式磁珠是最佳的選擇。 片式磁珠和片式電感的應用場合: 片式電感: 射頻(RF)和無線通訊,信息技術設備,雷達檢波器,汽車電子,蜂窩電話,尋呼機,音頻設備,PDAs(個人數字助理),無線遙控係統以及低壓供電模塊等。片式磁珠: 時鍾發生電路,模擬電路和數字電路之間的濾波,I/O輸入/輸出內部連接器(比如串口,並口,鍵盤,鼠標,長途電信,本地局域網),射頻(RF)電路和易受幹擾的邏輯設備之間,供電電路中濾除高頻傳導幹擾,計算機,打印機,錄像機(VCRS),電視係統和手提電話中的EMI噪聲抑止。
磁珠的單位是歐姆,因為磁珠的單位是按照它在某一頻率產生的阻抗來標稱的,阻抗的單位也是歐姆。磁珠的DATASHEET上一般會提供頻率和阻抗的特性曲線圖,一般以100MHz為標準,比如是在100MHz頻率的時候磁珠的阻抗相當於1000歐姆。針對我們所要濾波的頻段需要選取磁珠阻抗越大越好,通常情況下選取600歐姆阻抗以上的。
另外選擇磁珠時需要注意磁珠的通流量,一般需要降額80%處理,用在電源電路時要考慮直流阻抗對壓降影響。
三、濾波電容器
jinguanconglvchugaopinzaoshengdejiaodukan,dianrongdexiezhenshibuxiwangde,danshidianrongdexiezhenbingbushizongshiyouhaide。dangyaolvchudezaoshengpinlvquedingshi,keyitongguotiaozhengdianrongderongliang,shixiezhendianganghaoluozaisaoraopinlvshang。
在實際工程中,要濾除的電磁噪聲頻率往往高達數百MHz,甚至超過1GHz。duizheyanggaopindediancizaoshengbixushiyongchuanxindianrongcainengyouxiaodilvchu。putongdianrongzhisuoyibunengyouxiaodilvchugaopinzaosheng,shiyinweilianggeyuanyin,yigeyuanyinshidianrongyinxiandianganzaochengdianrongxiezhen,duigaopinxinhaochengxianjiaodadezukang,xueruoleduigaopinxinhaodepangluzuoyong;另一個原因是導線之間的寄生電容使高頻信號發生耦合,降低了濾波效果。
穿chuan心xin電dian容rong之zhi所suo以yi能neng有you效xiao地di濾lv除chu高gao頻pin噪zao聲sheng,是shi因yin為wei穿chuan心xin電dian容rong不bu僅jin沒mei有you引yin線xian電dian感gan造zao成cheng電dian容rong諧xie振zhen頻pin率lv過guo低di的de問wen題ti,而er且qie穿chuan心xin電dian容rong可ke以yi直zhi接jie安an裝zhuang在zai金jin屬shu麵mian板ban上shang,利li用yong金jin屬shu麵mian板ban起qi到dao高gao頻pin隔ge離li的de作zuo用yong。但dan是shi在zai使shi用yong穿chuan心xin電dian容rong時shi,要yao注zhu意yi的de問wen題ti是shi安an裝zhuang問wen題ti。穿chuan心xin電dian容rong最zui大da的de弱ruo點dian是shi怕pa高gao溫wen和he溫wen度du衝chong擊ji,這zhe在zai將jiang穿chuan心xin電dian容rong往wang金jin屬shu麵mian板ban上shang焊han接jie時shi造zao成cheng很hen大da困kun難nan。許xu多duo電dian容rong在zai焊han接jie過guo程cheng中zhong發fa生sheng損sun壞huai。特te別bie是shi當dang需xu要yao將jiang大da量liang的de穿chuan心xin電dian容rong安an裝zhuang在zai麵mian板ban上shang時shi,隻zhi要yao有you一yi個ge損sun壞huai,就jiu很hen難nan修xiu複fu,因yin為wei在zai將jiang損sun壞huai的de電dian容rong拆chai下xia時shi,會hui造zao成cheng鄰lin近jin其qi它ta電dian容rong的de損sun壞huai。
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