滤波电容器、共模电感、磁珠在EMC规划电路中是常见的身影,也是消除电磁搅扰的三大利器。关于这这三者在电路中的效果,信任还有许多工程师搞不清楚。本文从规划中,详细分析了消除EMC三大利器的原理。
三大利器之滤波电容器
虽然从滤除高频噪声的视点看,电容的谐振是不期望的,可是电容的谐振并不是总是有害的。当要滤除的噪声频率确守时,能够经过调整电容的容量,使谐振点刚好落在打扰频率上。
在实践工程中,要滤除的电磁噪声频率往往高达数百MHz,乃至超越1GHz。对这样高频的电磁噪声有必要运用穿心电容才干有效地滤除。一般电容之所以不能有效地滤除高频噪声,是由于两个原因,一个原因是电容引线电感构成电容谐振,对高频信号呈现较大的阻抗,削弱了对高频信号的旁路效果;另一个原因是导线之间的寄生电容使高频信号发生耦合,下降了滤波效果。
穿心电容之所以能有效地滤除高频噪声,是由于穿心电容不只没有引线电感构成电容谐振频率过低的问题,而且穿心电容能够直接设备在金属面板上,运用金属面板起到高频阻隔的效果。可是在运用穿心电容时,要留意的问题是设备问题。穿心电容最大的缺点是怕高温文温度冲击,这在将穿心电容往金属面板上焊接时构成很大困难。许多电容在焊接过程中发生损坏。特别是当需求将很多的穿心电容设备在面板上时,只需有一个损坏,就很难修正,由于在将损坏的电容拆下时,会构成附近其它电容的损坏。
三大利器之共模电感
由于EMC所面对解决问题大多是共模搅扰,因而共模电感也是咱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搅扰按捺器材,它由两个尺度相同,匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上,构成一个四端器材,要关于共模信号呈现出大电感具有按捺效果,而关于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起效果。原理是流过共模电流时磁环中的磁通彼此叠加,然后具有适当大的电感量,对共模电流起到按捺效果,而当两线圈流过差模电流时,磁环中的磁通彼此抵消,几乎没有电感量,所以差模电流能够无衰减地经过。因而共模电感在平衡线路中能有效地按捺共模搅扰信号,而对线路正常传输的差模信号无影响。
共模电感在制造时应满意以下要求:
1)绕制在线圈磁芯上的导线要彼此绝缘,以确保在瞬时过电压效果下线圈的匝间不发生击穿短路。
2)当线圈流过瞬时大电流时,磁芯不要呈现饱满。
3)线圈中的磁芯应与线圈绝缘,以避免在瞬时过电压效果下两者之间发生击穿。
4)线圈应尽或许绕制单层,这样做可减小线圈的寄生电容,增强线圈对瞬时过电压的而授才能。
通常情况下,一起留意挑选所需滤波的频段,共模阻抗越大越好,因而咱们在挑选共模电感时需求看器材资料,首要依据阻抗频率曲线挑选。别的挑选时留意考虑差模阻抗对信号的影响,首要重视差模阻抗,特别留意高速端口。
三大利器之磁珠
在产品数字电路EMC规划过程中,咱们常常会运用到磁珠,铁氧体资料是铁镁合金或铁镍合金,这种资料具有很高的导磁率,他能够是电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下发生的电容最小。铁氧体资料通常在高频情况下运用,由于在低频时他们首要程电感特性,使得线上的损耗很小。在高频情况下,他们首要呈电抗特性比而且随频率改动。实践运用中,铁氧体资料是作为射频电路的高频衰减器运用的。实践上,铁氧体较好的等效于电阻以及电感的并联,低频下电阻被电感短路,高频下电感阻抗变得适当高,以至于电流悉数经过电阻。铁氧体是一个耗费设备,高频能量在上面转化为热能,这是由他的电阻特性决议的。
铁氧体磁珠与一般的电感比较具有更好的高频滤波特性。铁氧体在高频时呈现电阻性,适当于品质因数很低的电感器,所以能在适当宽的频率范围内坚持较高的阻抗,然后进步高频滤波效能。 在低频段,阻抗由电感的感抗构成,低频时R很小,磁芯的磁导率较高,因而电感量较大,L起首要效果,电磁搅扰被反射而遭到按捺;而且这时磁芯的损耗较小,整个器材是一个低损耗、高Q特性的电感,这种电感简单构成谐振因而在低频段,有时或许呈现运用铁氧体磁珠后搅扰增强的现象。 在高频段,阻抗由电阻成分构成,跟着频率升高,磁芯的磁导率下降,导致电感的电感量减小,感抗成分减小。可是,这时磁芯的损耗添加,电阻成分添加,导致总的阻抗添加,当高频信号经过铁氧体时,电磁搅扰被吸收并转换成热能的方式耗散掉。
铁氧体按捺元件广泛运用于印制电路板、电源线和数据线上。如在印制板的电源线进口端加上铁氧体按捺元件,就能够滤除高频搅扰。铁氧体磁环或磁珠专用于按捺信号线、电源线上的高频搅扰和尖峰搅扰,它也具有吸收静电放电脉冲搅扰的才能。
运用片式磁珠仍是片式电感首要还在于实践运用场合。在谐振电路中需求运用片式电感。而需求消除不需求的EMI噪声时,运用片式磁珠是最佳的挑选。 片式磁珠和片式电感的运用场合: 片式电感: 射频(RF)和无线通讯,信息技术设备,雷达检波器,轿车电子,蜂窝电话,寻呼机,音频设备,PDAs(个人数字助理),无线遥控体系以及低压供电模块等。片式磁珠: 时钟发生电路,模仿电路和数字电路之间的滤波,I/O输入/输出内部连接器(比方串口,并口,键盘,鼠标,远程电信,本地局域网),射频(RF)电路和易受搅扰的逻辑设备之间,供电电路中滤除高频传导搅扰,计算机,打印机,录像机(VCRS),电视体系和手提电话中的EMI噪声遏止。
磁珠的单位是欧姆,由于磁珠的单位是依照它在某一频率发生的阻抗来标称的,阻抗的单位也是欧姆。磁珠的DATASHEET上一般会供给频率和阻抗的特性曲线图,一般以100MHz为规范,比方是在100MHz频率的时分磁珠的阻抗适当于1000欧姆。针对咱们所要滤波的频段需求选取磁珠阻抗越大越好,通常情况下选取600欧姆阻抗以上的。
别的挑选磁珠时需求留意磁珠的通流量,一般需求降额80%处理,用在电源电路时要考虑直流阻抗对压降影响。