如何預防和解決連接器的電磁幹擾問題?
發布時間:2014-02-27 責任編輯:cicy
電路上振蕩速率變得更快(上升/下降時間),電壓/電流幅度變得更大,問題變得更多。因此,今天同以前相比,解決電磁兼容性(EMC)就更艱難了。
zaidianludelianggebojiezhiqian,kuaisubianhuademaichongdianliu,biaoshilesuoweichamozaoshengyuan,dianluzhouweidediancichangkeyiouhedaoqitayuanjianshangheqinrulianjiebufen。jingganxinghuorongxingouhedezaoshengshigongmo 幹擾。射頻幹擾電流是彼此相同的,係統可以建模為:由噪聲源、“受害電路”或“接受者”和回路(通常是底板)組成。用幾個因素來描述幹擾的大小:噪聲源的 強度、幹擾電流環繞麵積的大小、變化速率。
於是,盡管在電路中有很可能產生不希望的幹擾,噪聲幾乎總是共模型的。一旦在輸入/輸出(I/O)連接器和機殼或地平麵之間接入電纜,有某些RF電壓出現時,導致幾毫安的RF電流就能足以超過允許的發射電平。
噪聲的耦合和傳播
共gong模mo噪zao聲sheng是shi由you於yu不bu合he理li的de設she計ji產chan生sheng的de。有you些xie典dian型xing的de原yuan因yin是shi不bu同tong線xian對dui中zhong個ge別bie導dao線xian的de長chang度du不bu同tong,或huo到dao電dian源yuan平ping麵mian或huo機ji殼ke的de距ju離li不bu同tong。另ling一yi個ge原yuan因yin是shi元yuan件jian的de缺que陷xian,如ru磁ci感gan應ying線xian圈quan與yu變bian壓ya器qi,電dian容rong器qi與yu有you源yuan器qi件jian(例如應用特殊的集成電路(ASIC))。
磁性元件,特別是所謂“鐵芯扼流圈”型貯能電感器,是用在電源變換器之中的,總是產生電磁場。磁路中的氣隙相當於串聯電路中的一個大電阻,那兒要消耗較多 的(de)電(dian)能(neng)。於(yu)是(shi),鐵(tie)芯(xin)扼(e)流(liu)圈(quan),繞(rao)製(zhi)在(zai)鐵(tie)氧(yang)體(ti)棒(bang)上(shang),在(zai)棒(bang)周(zhou)圍(wei)產(chan)生(sheng)強(qiang)的(de)電(dian)磁(ci)場(chang),在(zai)電(dian)極(ji)附(fu)近(jin)有(you)最(zui)強(qiang)的(de)場(chang)強(qiang)。在(zai)使(shi)用(yong)回(hui)描(miao)結(jie)構(gou)的(de)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)中(zhong),變(bian)壓(ya)器(qi)上(shang)必(bi)定(ding)有(you)一(yi)個(ge)空(kong)隙(xi), 其(qi)間(jian)有(you)很(hen)強(qiang)的(de)磁(ci)場(chang)。在(zai)其(qi)中(zhong)保(bao)持(chi)磁(ci)場(chang)最(zui)合(he)適(shi)的(de)元(yuan)件(jian)是(shi)螺(luo)旋(xuan)管(guan),使(shi)電(dian)磁(ci)場(chang)沿(yan)管(guan)芯(xin)長(chang)度(du)方(fang)向(xiang)分(fen)布(bu)。這(zhe)就(jiu)是(shi)在(zai)高(gao)頻(pin)工(gong)作(zuo)的(de)磁(ci)性(xing)元(yuan)件(jian)優(you)選(xuan)螺(luo)旋(xuan)結(jie)構(gou)的(de)原(yuan)因(yin)之(zhi)一(yi)。
buqiadangdequoudianlutongchangyebianchengganraoyuan。ruguodianluyaoqiudademaichongdianliu,yijijubuquoushibunengbaozhengxiaodianronghuoshifengaodeneizuxuyao,zeyoudianyuanhuiluchanshengdedianyajiuxiajiang。zhexiangdangyuwenbo,huozhexiangdangyuzhongduanjiandedianyakuaisubianhua。youyufengzhuangdezasandianrong,ganraonengouhedaoqitadianluzhongqu,yinqigongmowenti。
當共模電流汙染I/O接口電路時,該問題必須解決在通過連接器之前。不同的應用,建議用不同的方法來解決這個問題。在視頻電路中,那兒I/O信號是單端 的,且公用同一共同回路,要解決它,用小型LC濾波器濾掉噪聲。在低頻串聯接口網絡中,有些雜散電容就足夠將噪聲分流到底板上。差分驅動的接口,如以太, 通常是通過變壓器耦合到I/O區域,是在變壓器一側或兩側的中心抽頭提供耦合的。這些中心抽頭經高壓電容器與底板相連,將共模噪聲分流到底板上,以使信號 不發生失真。
在I/O區域內的共模噪聲
沒有一個通用辦法來解決所有類型的I/O接(jie)口(kou)的(de)問(wen)題(ti)。設(she)計(ji)師(shi)們(men)的(de)主(zhu)要(yao)目(mu)標(biao)是(shi)將(jiang)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)好(hao),而(er)常(chang)常(chang)忽(hu)略(lve)了(le)一(yi)些(xie)視(shi)為(wei)簡(jian)單(dan)的(de)細(xi)節(jie)。一(yi)些(xie)基(ji)本(ben)法(fa)則(ze)能(neng)使(shi)噪(zao)聲(sheng)在(zai)到(dao)達(da)連(lian)接(jie)器(qi)以(yi)前(qian),降(jiang)至(zhi)最(zui)小(xiao):
1)將去耦電容設置在緊挨負載處。
2)快速變化的前後沿的脈衝電流,其環路尺寸應最小。
3)使大電流器件(即驅動器和ASIC)遠離I/O端口。
4)測定信號的完整性,以保證過衝和下衝最小,特別是對於大電流的關鍵性信號(如時鍾,總線)。
5)使用局部濾波,如RF鐵氧體,可吸收RF幹擾。
6)提供低阻抗搭接到底板上或在I/O區域的基準在底板上。
第二頁:解決連接器電磁幹擾的方法
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射頻噪聲和連接器
即使工程師采取許多上述所列的預防措施,來減小在I/O區內的RF噪聲,還不能保證這些預防措施能否成功地足夠滿足發射要求。有些噪聲是傳導幹擾,即在內 部電路板上按共模電流流動。這個幹擾源是在底板和電路等之間。於是,這個RF電流一定通過最低阻抗(在底板和載信號線之間)的通路流動。如果連接器沒呈現 足夠低的阻抗(與底板的搭接處),這RF電流經雜散電容流動。當這RF電流流過電纜時,不可避免地產生發射。
使共模電流注入到I/O區的另一機理,是附近有強的幹擾源的耦合。甚至有些“屏蔽”連接器也無用,因為幹擾源就在連接器附近,如PC機環境。如果在連接器和底板之間有一個缺口,此處所感應的RF電壓可以使EMC性能下降。
pingbilianjieqifangfayou,jiazhixinghuangpianhuodianpian。lianjieqidedajie,shizailianjieqihejikezhijiantianmankongchu。zhegefangfayaoqiuyouyigechendian。jinshuchendianjiaohao,zhiyaochuliheshi,yejiushishuo,zhiyaobiaomianbubeiwuran,zhiyaoshoubuchujihuosunhuaichendianyijizhiyaoyouzugoudeyali,yibaochihaode、低阻抗的接觸。
biedefangfashilianjieqizhuangjietoupianhuozhebalianjieqianzhuangzaijikeshang。cishi,zuidajiechumianshaoweixiaoxie,qieyingyangekongzhijietoupiandechicunhedanxing。anzhuangpingbilianjieqishi,zaijikeshangkaikou,kaikou 的一側要去掉油汙,要仔細製作,若公差不合適,導致連接器在機殼內陷入太深,使搭接中斷。每位EMC工程師知道,在“極好”的係統當中,這個問題一定要滿 足發射要求,並在生產線及時檢查。未緊固的或彎曲的襯墊,安裝於關鍵區域的油汙上,將失效。
由於下述原因選用了EMI連接器:
1)導電發泡塑料是極其柔軟的,且能放在連接器的整個周圍。這就消除了與另一機殼、襯墊有關的問題。
2)機械工程師可以在係統機殼可接收的公差範圍內安裝連接器。
3)連接器與機殼實現低阻抗搭接,以保證良好接觸。機殼壁內側上的襯墊,當要塗漆有遮蔽要求時,可以用更柔軟的材料。
4)要求強迫冷卻的設計,襯墊最好有另一特點:連接器和機殼壁之間的縫應密封起來,以減少氣漏。在有塵埃的環境中,襯墊要起到係統內保持幹淨。
結論
當前市場上有各種各樣的連接器,能使設計師為特殊接口,獲得最佳設計。
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