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EMC相关

时间:2022-10-04 19:30:00 emc环形共模电感emi滤波电路xy电容stb11高速板到板连接器

目录

1、EMC分类

2、EMC三要素

3、EMC三种处理方法

4、辐射发射

5、传导发射


1、EMC分类

EMC(电磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility))分为EMI(电磁干扰(Electro-Magnetic Interference))和EMS(Electro-magnetic Susceptibility(EMS电磁敏感性)

EMI分为CE(传导发射Conducted Emission)和RE(辐射发射radiated emission)

EMS分为静电放电(ESD electro staticdischarge)、电快速瞬变脉冲群(EFTElectrical Fast Transient )抗干扰试验,浪涌(surge)、Noise、传导抗扰度(CS)、辐射抗扰度(RS)

2、EMC三要素

干扰源

传导途径

敏感设备

3、EMC三种处理方法

屏蔽

无源滤波:RC、高通、低通;有源滤波:运放(放大和滤波)

接地,保护地接地,保护地通常没有电流。

4、辐射发射

RE是电磁波辐射传播,传播路径是自用空间,很难从传播路径上切断,只能屏蔽干扰源或敏感设备。

辐射发射的测试环境称为暗室,暗室墙面为锡箔材料,分为3米法和10米法(指实验室设备与被测设备的距离)。

电流的快速变化容易产生电磁辐射。

开关电源中,电压通过电感mos在管道的漏极上,当电压断开时,会在电感上产生很大的反向电势,可以并联在电感旁边RCD削弱这种反向电动势,R与C并联,然后与二极管串联,然后与电感并联。二极管的方向是反向电势的方向RCD部分反向电势可以被吸收。

另外在mos直接添加管道的漏极和源极RC电路(rc串联后加入漏极与源极之间),进一步吸收。

辐射发射的整改方法:

屏蔽,如果是电路板上的芯片,可以使用屏蔽。

如果干扰源是导线,可以使用屏蔽线。如果是PCB如果以上高速走线,比如40Gbps信号(因为频率太高,肯定不能加滤波电容,比如加5pf的电容,那么信号就没有了),如果是双层板的话,那么就只能走在表层,这样是没有很好的办法,能做的就是包地处理;如果是多层板的话,可以将这个高速信号走在中间层。

一般网上都有疙瘩,比如USB线,这个疙瘩是磁环,一个是吸收辐射,另一个是破坏导线成为天线的长度。如果辐射能量,天线的长度一般是其波长的1/4。磁环不接入工作电路,但有时会发热,因为它吸收辐射能量。一般情况下,如果电缆上会辐射能量,就是加磁环整改吸收辐射。一种方线直接穿过磁环,另一种是线在磁环上绕几圈,最好让线填满磁环的空间,效果最好。

电磁波的发射和接收相当于天线的发射和接收。

5、传导发射

接入电网的设备应满足电网频率干扰的一定规范要求。设备工作时,通过电源线注入电网的干扰(能量)大小是设备对外界的干扰,即EMI。

测试方法是在供电的同时添加能量,接收被测返回电网,实际上是一些谐波。

一些电路RC电路的主要功能是EMC的

整改手段:在传播路径上:XY电容、共模电感(零线和火线分别加一个电感)、差模电感(只在火线上加一个电感)、磁珠。用于干扰源LCD或者LC降低干扰源

共模是对地的压差,差模是两条信号线之间的压差。

各种高频电路、数字电路和模拟电路混合在计算机内部的主板上,会产生大量的高频电磁波相互干扰,即EMI。EMI电磁辐射污染也会通过主板布线或外部电缆向外发射,影响其他电子设备的正常运行。

PC板卡上的芯片不仅是工作过程中的电磁干扰对象,也是电磁干扰源。一般来说,这些电磁干扰可分为串模干扰(差模干扰)和共模干扰(接地干扰)两类。主板上有两个PCB以接线(连接主板各部件的导线)为例,所谓串模干扰,是指两条接线之间的干扰;共模干扰是两条接线和PCB地线电位差引起的干扰。串模干扰电流作用于两条信号线之间,其传导方向与波形和信号电流一致;共模干扰电流作用于信号线和地线之间,干扰电流在两条信号线上流过两分之一,并以地线为公共电路。

如果板卡产生的共模电流没有衰减过滤(特别是像USB和IEEE1394接口是高速接口线上的共模电流),因此共模干扰电流很容易通过接口数据线产生电磁辐射-电缆中共模电流产生的共模辐射。美国FCC、国际无线电干扰特别委员会CISPR22以及我国的GB9254等标准规范对信息技术设备通信端口的共模传导干扰和辐射发射有相关限制。为了消除信号线上输入的干扰信号和各种感应干扰,必须合理安排滤波电路过滤共模和串模的干扰,共模电感是滤波电路的一部分。

共模电感本质上是一种双向滤波器:一方面,过滤信号线上的共模电磁干扰,另一方面抑制电磁干扰,避免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常运行[1]

为什么共模电感模电感?EMI?要弄清楚这一点,我们需要从共模电感的结构进行分析。

图2 图3图2 图3

共模电感滤波电路,La和Lb是共模电感线圈。这两个线圈绕在同一铁芯上,匝数和相位都相同(绕制反向)。这样,当电路中的正常电流通过共模电感时,电流在同一相位绕组的电感线圈中产生反向磁场并相互抵消。此时,正常信号电流主要受到线圈电阻的影响(以及少量泄漏引起的阻尼);当共模电流通过线圈时,由于共模电流的同向性,线圈内的同向磁场会增加,使线圈具有高阻抗和强阻尼效果,为了减少共模电流,达到滤波的目的。

事实上,如果将滤波电路的一端连接到干扰源,另一端连接到干扰设备,则La和C1,Lb和C2形成两组低通滤波器,使线路上的共模EMI信号控制在非常低的电平上。该电路可以抑制外部EMI信号传入,又可以衰减线路自身工作时产生的EMI有效降低信号EMI干扰强度。

国内生产的一种小型共模电感,采用高频之杂讯抑制对策,共模扼流线圈结构,讯号不衰减,体积小、使用方便,具有平衡度佳、使用方便、高品质等优点。广泛使用在双平衡调音装置、多频变压器、阻抗变压器、平衡及不平衡转换变压器...等。

还有一种共模滤波器电感/EMI滤波器电感采用铁氧体磁心,双线绕组,良好的杂信抑制对策,高共模噪声抑制和低差模噪声信号抑制,低差模噪声信号抑制干扰源,难以变形,体积小,平衡好,使用方便,质量高。广泛应用于抑制电子设备EMI噪音、个人电脑及外围设备 USB线路、DVC、STB的IEEE1394线路、液晶显示面板、低压微分信号...等。

漏感差模

编辑

对于理想的电感模型,当线圈完成时,所有磁通量都集中在线圈的中心。但通常环形线圈不会绕过一周,或绕组不紧密,导致磁通量泄漏。共模电感器有两个绕组,间隙相当大,导致磁通量泄漏,形成差模电感器。因此,共模电感器一般具有一定的差模干扰衰减能力。

共模电感

在滤波器的设计中,我们也可以使用泄漏感。例如,在普通滤波器中,只安装一个共模电感,利用共模电感的泄漏感产生适量的差模电感,抑制差模电流。有时,为了达到更好的滤波效果,需要人工增加共模扼流圈的泄漏感,提高差模电感。

6、 EFT(电快速瞬变脉冲群)

一般有5K和100K的脉冲,电压一般打4KV

主要测试电源端(脉冲通过电源线注入)和信号端(脉冲通过耦合夹耦合)

干扰源:EFT传导路径:电源线、信号线、敏感源:EUT(被测设备)

电源端整改手段:电容、电感、磁珠

信号端整改手段:电阻、阻容、TVS管

7、Surge(浪涌)

浪涌可能会直接损坏电路板上的设备,但EFT一般不会损坏设备。

测试方法是通过电源线注入电源端,信号端过耦合方式注入。

对策:电源端:压敏、气体放电管、热敏,TVS管不用在电源端。

一般用热敏加压敏来做,热敏电阻的原理是其电压增大,电流增大,导致其发热,导致其阻抗瞬间增大,把尖峰电流压下来。

压敏电阻是当检测到大电流的时候,其电阻会变小。一般是将热敏串联再正极,压敏接在正负极之间,一般用在交流系统中。

在做浪涌测试好的时候,可以允许设备不工作,但是浪涌干扰撤销之后,设备上电要能正常工作。

8、RE(辐射抗干扰)

全电波暗室 full anechoic chamber  内表面全部安装吸波材料的屏蔽室

半电波暗室 semi anechoic chamber 除地面安装反射接地平板外,其余内表面均安装吸波材料的屏蔽室

干扰的频率范围:

1M以下主要以差模为主,1M-10M主要是差模和共模,10以上主要以共模为主。这个说法主要是一个定性的东西,实际上10M以上还有很多是差模的。

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