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电磁兼容的问题真的又这么难么?

时间:2021-12-03 17:28:00

在当初产物中,电磁滋扰题目愈来愈成为产物存眷重点,也成为产物进入外洋市场的首要瓶颈。因为中国长时间疏忽这块,以及这块的测试设置装备摆设及其低廉等浩繁要素,海内在这块畛域中进展相对于飞快。懂得这块的工程师少之又少,成为大多数工程师及海内企业研发部最为头疼的工作,它们在解决这种产物题目的时间,大多都是瞽者摸象,走了不少弯路以后,才牵强把题目解决。这种教训而且拥有弗成复制性,在开辟上面产物中依旧会面对种种题目,并且纵然在解决了的产物中,留的货量不敷,在批量出产的时间,随机性较大。

电磁兼容的题目真的又这么难么?本日让我们抛开事物的谜团,控制其本质,彻底懂得和控制电磁兼容发生的缘故原由并找到解决的要领,让工程师睡个安然觉。众所周知,张飞先生提出的破解模仿硬件设想三大定律,第一,源、回路、阻抗;第二,电路是一个波形的整形,从无用的波形终究整形实用的波形,包孕形状、相位的整形;第三,对元器件的参数、封装、鲁棒性、本钱要熟知,如许才把产物设想在临界区。咱们在此能够应用第一大定律源、回路、阻抗来融入到产物设想中,用第二大定律的波形丈量阐发来辅佐咱们整改电磁兼容题目,用第三大定律的元器件,封装来优化电磁兼容题目。

电磁兼容,简称EMC(electromagnetic compatibility)。它包括两个方面,一个是滋扰其余的电器产物,简称EMI(electromagnetic interference),即电磁滋扰;另一个是被其余电器产物滋扰,叫抗干扰性,咱们用EMS(electromagnetic susceptibility)暗示。

要想解决电磁兼容题目,咱们要先懂得频次带宽的题目。普通讲带宽是旌旗灯号的频次,而旌旗灯号频次本色是旌旗灯号的速率。那末旌旗灯号速率的本色是什么?是旌旗灯号的回升斜率和降低斜率。旌旗灯号斜率(包括旌旗灯号的回升斜率和降低斜率,这里统称),旌旗灯号斜率越慢,则其绝大多半只能经由过程导线传布,它的频次普通在0-30M Hz之间,这便是咱们传导测试重点测试的处所。旌旗灯号的斜率越快(普通的频次在30M Hz-3Z Hz之间,这便是所谓的带宽)则能够借助天线向空间辐射,如许的天线能够包孕电源的引入线,包孕元器件的圆角,包孕走线的直角等。

丈量哪些内容?

EMC丈量的内容包括2个方面,第一传导测试,第二辐射测试。传导测试首要丈量引出线,辐射测试首要测试空间4米天线、10米天线两种。

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甚么叫ESD测试?

ESD测试是对于静电测试,当静电打向产物的时间,产物不会涌现异常跑飞的征象的测试。

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甚么叫乐音?

普通来说,咱们把输出的无用旌旗灯号,统称为乐音。最先的时间,因为电源收回一些音响,咱们把如许的音响称为乐音,然则实际上人耳接收频段的才能是无限的,2Hz-2KHz。实际上更多的频段的信息(无用旌旗灯号)是人耳听不见的,是以咱们把但凡对器件自身无用的旌旗灯号称为乐音。简而言之,统统无用的波形皆为乐音。

那末,组成滋扰要有三要素,骚扰源,传布路子,敏感设置装备摆设。骚扰源分两种,一种是电场的骚扰源,一种是磁场的骚扰源。

“滋扰示意图”滋扰示意图

从第一大定律去阐发,源--这里的源指的骚扰源,骚扰源包孕电场惹起的扰动,磁场惹起的扰动,统称电磁场惹起的扰动。那末从这个频段角度来讲,30M如下的传导扰动和30M以上的辐射扰动。回路--那末30M如下的传导扰动,它的传布门路(回路)是引线,也包括PCB走线;30M以上的扰动,它的传布门路是空间,由天线发射和接受的空间。阻抗--阻抗就是说在回路中对波形衰减的才能称为阻抗。从两个大方向去解答,依然从传导和辐射来阐发。起首,接头下传导阻抗的题目。传导的阻抗能够在电路中有两个方面,第一个方面是差模滋扰的题目,第二个是共模滋扰的题目。

差模滋扰是指两条电源线之间(wire to wire)的,首要经由过程抉择适宜的电容(X电容,也称安规电容),和差模线圈来举行按捺和衰减。共模滋扰则是两条电源线分别对大地(简称线对地)的,首要经由过程抉择适宜的电容(Y电容,也是安规级别的),和共模线圈来举行按捺和衰减。咱们经常使用的低通滤波器,普通会同时拥有按捺共模和差模滋扰的性能。

如下图,低通滤波器原理图

“低通滤波器原理图”低通滤波器原理图

如图1,3为差模电容,2为共模电感,4为共模电容。

1,2,3配合构成的叫π型滤波器,1,3构成的电容主如果滤两根线之间的旌旗灯号差,因此而得名。普通这两个电容的取值在0.22 uf-1.5 uf。在涌现滋扰超标的时间,普通解决要领是把这两个电容的值加大,但随着电容容值加大,会致使漏电流加大,这点需求注重。

因为差模电容是接在L和N线两线之间,那末它和背面的负载实际上是并联瓜葛。又因为电容对低频率的旌旗灯号有很强的障碍感化,对高频率的旌旗灯号有很强的导通感化,及低阻抗感化。当50Hz-60Hz低频交换旌旗灯号流过电容两头的时间,因为电容的阻抗体现极端大,以是电容不起任何感化,即是没有这个电容。当差模旌旗灯号经由过程的时间(差模旌旗灯号普通是高频无用旌旗灯号),那末电容表现为通路,阻抗很小,在高频旌旗灯号下,则电容相当于将背面负载短路,那末背面负载就不会受高频旌旗灯号的滋扰。如图差模电容事情道理以是。以上是应用张老师第一大定律源、回路、阻抗来阐发差模电容特点。

“差模电容事情道理”差模电容事情道理

2为共模电感,这个下面有两根自力的线圈,偏向相同的绕制在同一个圆形闭合的磁芯上。因为这两根导线巨细相称,反向相同,是以发生的磁场互相抵消了。共模电感和背面中的负载是串连瓜葛,当有差分旌旗灯号通过期(差模旌旗灯号普通是高频无用旌旗灯号),因为电感对电流的变迁有障碍感化,那末此时电感表现为大电阻,而背面负载类似于小电阻,则电感负担了绝大多半高次谐波的压降。依据电阻分压准绳,背面的负载分得的电压接近于零。当50Hz-60Hz低频交换旌旗灯号流过电感两头的时间,因为电感的感抗体现极端小,以是电感几乎不起任何障碍感化,即是没有这个电感。以是咱们说这个电感对差分旌旗灯号起作用。如图共模电感事情道理所示。以上仍然是应用张老师第一大定律源、回路、阻抗来阐发共模电感特点。共模电感的感量选型普通在几百微亨到几毫亨级别。

“共模电感事情道理”共模电感事情道理

4为共模电容,这两个电容因为分手连接着L和N两根线且对大地的(不是电路普通电路中的地为GND,也为浮地,而共模电容的地为大地earth),呈Y型状,因此而得名因为Y电容一端连接着大地那末背面负载实际上并联瓜葛的。如图共模电容事情道理,当50Hz-60Hz低频交换旌旗灯号流过Y电容两头时间因为电容的阻抗体现极端大,相当于断路旌旗灯号经由过程时间旌旗灯号普通是高频无用旌旗灯号那末电容表现为通路,阻抗很小,高频旌旗灯号经由过程Y电容到大地那末背面负载就不会受高频旌旗灯号滋扰。以上仍然是应用张老师第一大定律源、回路、阻抗阐发共模电容特点。共模电容的取值普通在2200pF-6800pF,其值越大轻易解决滋扰题目然则泄电也越大,取值要甚重。

“共模电容事情道理”共模电容事情道理

当电路失常电流流经共模电感时,电流在同相位绕制的电感线圈发生反向的磁场互相对消,此时失常旌旗灯号电流首要受线圈电阻的影响大量因漏感造成的阻尼);当有共模电流流经线圈因为共模电流的同向性,会在线圈内发生同向的磁场而增大线圈的感抗,使线圈表现为高阻抗发生较强的阻尼结果,以此衰减共模电流,达到滤波目标普通滤波器独自应用差模线圈由于共模电感双方绕线不一致缘故原由,电感必然不会沟通,因此能起到必定的差模电感感化假如滋扰比拟紧张,就要追加差模线圈。 

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