如何解決高頻狀態下的電磁兼容問題?
發布時間:2013-03-06 責任編輯:Lynnjiao
【導讀】器件的特性、電路的特性,在高頻情況下和常規中低頻狀態下是不一樣的,如果仍然按照普通的控製思維來判斷分析,則會走入設計的誤區。
電(dian)容(rong),在(zai)中(zhong)低(di)頻(pin)或(huo)直(zhi)流(liu)情(qing)況(kuang)下(xia),就(jiu)是(shi)一(yi)個(ge)儲(chu)能(neng)組(zu)件(jian),隻(zhi)表(biao)現(xian)為(wei)一(yi)個(ge)電(dian)容(rong)的(de)特(te)性(xing),但(dan)在(zai)高(gao)頻(pin)情(qing)況(kuang)下(xia),它(ta)就(jiu)不(bu)僅(jin)僅(jin)是(shi)個(ge)電(dian)容(rong)了(le),它(ta)有(you)一(yi)個(ge)理(li)想(xiang)電(dian)容(rong)的(de)特(te)性(xing),有(you)漏(lou)電(dian)流(liu)(在高頻等效電路上表現為R),有引線電感,還在導致電壓脈衝波動情況下發熱的ESR(等效串聯電阻),(如圖)。從這個圖上分析,能幫我們設計師得出很多有益的設計思路。第一,按照常規思路,1/2πfc是(shi)電(dian)容(rong)的(de)容(rong)抗(kang),應(ying)該(gai)是(shi)頻(pin)率(lv)越(yue)高(gao),容(rong)抗(kang)越(yue)小(xiao),濾(lv)波(bo)效(xiao)果(guo)越(yue)好(hao),即(ji)越(yue)高(gao)頻(pin)的(de)雜(za)波(bo)越(yue)容(rong)易(yi)被(bei)泄(xie)放(fang)掉(diao),但(dan)事(shi)實(shi)並(bing)非(fei)如(ru)此(ci),因(yin)為(wei)引(yin)線(xian)電(dian)感(gan)的(de)存(cun)在(zai),一(yi)支(zhi)電(dian)容(rong)僅(jin)僅(jin)在(zai)其(qi)1/2πfc=2πf L等式成立的時候,才是整體阻抗最小的時候,濾波效果才最好,頻率高了低了都會濾波效果下降,由此就可以分析出結論,為什麼在IC的VCC端都會加兩支電容,一支電解的,一支瓷片的,並且容值一般相差100倍以上多一點。就是兩支不同的電容的諧振頻率點岔開了一段距離,既利於對稍高頻的濾波,也利於對較低頻的濾波。

圖1:電容的高頻等效電路圖

圖2:導線的高頻等效電路圖

圖3:IC退耦電容的阻抗-頻率特性
其次是線纜或PCB布線的高頻等效特性(如圖),無wu論lun高gao低di頻pin,走zou線xian電dian阻zu都dou是shi客ke觀guan存cun在zai,但dan對dui於yu走zou線xian電dian感gan,則ze隻zhi在zai較jiao高gao頻pin時shi候hou才cai可ke以yi顯xian現xian得de出chu來lai。另ling外wai就jiu是shi還hai有you一yi個ge分fen布bu電dian容rong的de存cun在zai,但dan是shi,在zai導dao線xian附fu近jin沒mei有you導dao體ti的de時shi候hou,這zhe個ge分fen布bu電dian容rong有you也ye是shi白bai搭da,就jiu像xiang沒mei有you男nan人ren,女nv人ren也ye不bu能neng生sheng孩hai子zi一yi樣yang,這zhe是shi一yi個ge需xu要yao兩liang個ge導dao體ti才cai可ke以yi發fa揮hui的de作zuo用yong。
電感和電阻的特性比較簡單,易於理解,就不贅述了。
dancihuanhecizhudegaopindengxiaotexingquebudebutiyixia,yinweicihuanduigaopinmaidongdexibozuoyong,yudiangandebiaoxianyoudianleisi,suoyijingchangbeirenweishidiangantexing,danshishishangcuole,cihuanshigedianzutexing,buguozhegedianzuyoudiantebie,tadezuzhidaxiaoshipinlvdehanshuR(f),如此的話,在一個帶有高頻波動的信號穿過磁珠的時候,高頻波動會因為I2R的作用而發熱,將波動幹擾經過電能——磁能——熱能的轉化過程,所以在導線上波動比較強烈的時候,磁環摸起來會是溫的。
以上是EMC專業中高頻思維的基礎知識,有了這些,一係列的設計經驗都可以迎刃而解了。比如:
IC 的VCCduanweihejiazhuangliangzhidianrong,yizhidianjiedianrong,yizhicipiandianrong,shiyinweidianrongdegaopindengxiaotexing,yinxiandianganhedianrongdechuanliandaozhiqizonghezukangsuipinlverbianhua,erzaiWL= (1/WC)的頻率點上,是其阻抗最小的點(如圖)。而且兩個電容分別有自己的最小阻抗點,分別對應不同的頻率點,以便於為IC不同頻率範圍的供電需求提供電流。
靜jing電dian工gong作zuo台tai的de接jie地di導dao線xian用yong寬kuan的de銅tong皮pi帶dai和he金jin屬shu絲si網wang蛇she皮pi管guan,而er不bu是shi黃huang綠lv的de圓yuan形xing接jie地di線xian纜lan,圓yuan形xing接jie地di線xian纜lan的de走zou線xian電dian感gan量liang偏pian大da,不bu利li於yu高gao頻pin靜jing電dian電dian荷he的de泄xie放fang。
線xian纜lan和he線xian纜lan之zhi間jian的de間jian距ju不bu宜yi太tai近jin,否fou則ze會hui因yin為wei導dao線xian分fen布bu電dian容rong的de存cun在zai而er導dao致zhi信xin號hao線xian纜lan之zhi間jian出chu現xian串chuan擾rao,當dang然ran,信xin號hao線xian對dui地di線xian的de耦ou合he那na又you最zui好hao是shi近jin一yi點dian,這zhe樣yang,信xin號hao線xian上shang的de波bo動dong幹gan擾rao可ke以yi方fang便bian的de泄xie放fang到dao地di線xian上shang去qu。
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