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详解消灭EMC的三大利器:电容器/电感/磁珠

本文摘要:滤波电容器、共模电感、磁珠在EMC设计电路中是少见的身影,也是歼灭电磁干扰的三大利器。对于这这三者在电路中的起到,坚信还有很多工程师搞不清楚。 本文从设计设计中,详细分析了歼灭EMC三大利器的原理。 三大利器之滤波电容器 尽管从杂讯高频噪声的看作,电容的谐振是不期望的,但是电容的谐振并不是总是危害的。当要杂讯的噪声频率确认时,可以通过调整电容的容量,使谐振点恰好落在侵扰频率上。 在实际工程中,要杂讯的电磁噪声频率往往低约数百MHz,甚至多达1GHz。

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滤波电容器、共模电感、磁珠在EMC设计电路中是少见的身影,也是歼灭电磁干扰的三大利器。对于这这三者在电路中的起到,坚信还有很多工程师搞不清楚。

本文从设计设计中,详细分析了歼灭EMC三大利器的原理。  三大利器之滤波电容器  尽管从杂讯高频噪声的看作,电容的谐振是不期望的,但是电容的谐振并不是总是危害的。当要杂讯的噪声频率确认时,可以通过调整电容的容量,使谐振点恰好落在侵扰频率上。  在实际工程中,要杂讯的电磁噪声频率往往低约数百MHz,甚至多达1GHz。

对这样高频的电磁噪声必需用于穿心电容才能有效地杂讯。普通电容之所以无法有效地杂讯高频噪声,是因为两个原因,一个原因是电容引线电感导致电容谐振,对高频信号呈现出较小的电阻,巩固了对高频信号的旁路起到;另一个原因是导线之间的寄生电容使高频信号再次发生耦合,减少了滤波效果。  穿心电容之所以能有效地杂讯高频噪声,是因为穿心电容不仅没引线电感导致电容谐振频率过较低的问题,而且穿心电容可以必要加装在金属面板上,利用金属面板起着高频隔绝的起到。但是在用于穿心电容时,要留意的问题是加装问题。

穿心电容仅次于的弱点是害怕高温和温度冲击,这在将劈电容往金属面板上焊时导致相当大艰难。许多电容在焊过程中再次发生损毁。

尤其是当必须将大量的劈电容加装在面板上时,只要有一个损毁,就很难修缮,因为在将损毁的电容拆下来时,不会导致附近其它电容的损毁。  三大利器之共模电感  由于EMC所面对解决问题大多是共模阻碍,因此共模电感也是我们常用的有力元件之一,共模电感是一个以铁氧体为磁芯的共模阻碍诱导器件,它由两个尺寸完全相同,匝数完全相同的线圈平面地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上,构成一个四端器件,要对于共模信号呈现大电感具备抑制作用,而对于差模信号呈现较小的漏电感觉完全不起作用。

原理是流到共模电流时磁环中的磁通互相变换,从而具备相当大的电感量,对共模电流起着抑制作用,而当两线圈流到差模电流时,磁环中的磁通互相抵销,完全没电感量,所以差模电流可以无波动地通过。因此共模电感在均衡线路中能有效地诱导共模干扰信号,而对线路长时间传输的差模信号无影响。

  共模电感在制作时应符合以下拒绝:  1)绕制在线圈磁芯上的导线要互相绝缘,以确保在瞬时过电压起到下线圈的匝间不再次发生穿透短路。  2)当线圈流到瞬时大电流时,磁芯不要经常出现饱和状态。

  3)线圈中的磁芯不应与线圈绝缘,以避免在瞬时过电压起到下两者之间再次发生穿透。  4)线圈不应尽量绕制单层,这样做到可增大线圈的寄生电容,强化线圈对瞬时过电压的而擢能力。

  一般来说情况下,同时留意自由选择所须要滤波的频段,共模电阻越大就越好,因此我们在自由选择共模电感时必须看器件资料,主要根据电阻频率曲线自由选择。另外自由选择时留意考虑到差模电阻对信号的影响,主要注目差模电阻,特别注意高速端口。

  三大利器之磁珠  在产品数字电路EMC设计过程中,我们经常不会用于到磁珠,铁氧体材料是铁镁合金或铁镍合金,这种材料具备很高的导磁率,他可以是电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生的电容大于。铁氧体材料一般来说在高频情况下应用于,因为在低频时他们主要程电感特性,使得线上的损耗较小。在高频情况下,他们主要呈圆形电抗特性比并且随频率转变。

实际应用于中,铁氧体材料是作为射频电路的高频衰减器用于的。实质上,铁氧体较好的EOS电阻以及电感的并联,低频下电阻被电感短路,高频下电感电阻显得非常低,以至于电流全部通过电阻。铁氧体是一个消耗装置,高频能量在上面转化成为热能,这是由他的电阻特性要求的。  铁氧体磁珠与普通的电感比起具备更佳的高频滤波特性。

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铁氧体在高频时呈现出电阻性,相等于品质因数很低的电感器,所以能在非常长的频率范围内维持较高的电阻,从而提升高频滤波效能。在低频段,电阻由电感的感抗包含,低频时R较小,磁芯的磁导率较高,因此电感量较小,L起主要起到,电磁干扰被光线而受到诱导;并且这时磁芯的损耗较小,整个器件是一个低损耗、低Q特性的电感,这种电感更容易导致谐振因此在低频段,有时有可能经常出现用于铁氧体磁珠后阻碍强化的现象。在低频段,电阻由电阻成分包含,随着频率增高,磁芯的磁导率减少,造成电感的电感量增大,感抗成分增大。但是,这时磁芯的损耗减少,电阻成分减少,造成总的电阻减少,当高频信号通过铁氧体时,电磁干扰被吸取并转换成热能的形式力学系统掉。

  铁氧体诱导元件普遍应用于印制电路板、电源线和数据线上。如在印制板的电源线入口末端再加铁氧体诱导元件,就可以杂讯高频阻碍。铁氧体磁环或磁珠专用于诱导信号线、电源线上的高频阻碍和尖峰阻碍,它也具备吸取静电敲电脉冲阻碍的能力。

  用于片式磁珠还是片式电感主要还在于实际应用于场合。在谐振电路中必须用于片式电感。而必须避免不必须的EMI噪声时,用于片式磁珠是最佳的自由选择。

片式磁珠和片式电感的应用于场合:片式电感:射频(RF)和无线通讯,信息技术设备,雷达检波器,汽车电子,蜂窝电话,寻呼机,音频设备,PDAs(个人数字助理),无线遥控系统以及高压供电模块等。片式磁珠:时钟再次发生电路,仿真电路和数字电路之间的滤波,I/O输出/输入内部连接器(比如串口,并口,键盘,鼠标,长途电信,本地局域网),射频(RF)电路和易受阻碍的逻辑设备之间,供电电路中杂讯高频传导阻碍,计算机,打印机,录像机(VCRS),电视系统和手提电话中的EMI噪声抑制。  磁珠的单位是欧姆,因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的电阻来标称的,电阻的单位也是欧姆。

磁珠的DATASHEET上一般不会获取频率和电阻的特性曲线图,一般以100MHz为标准,比如是在100MHz频率的时候磁珠的电阻相等于1000欧姆。针对我们所要滤波的频段必须挑选磁珠电阻越大就越好,一般来说情况下挑选600欧姆电阻以上的。  另外自由选择磁珠时必须留意磁珠的通流量,一般必须降额80%处置,用在电源电路时要考虑到直流电阻对压降影响。


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