物联网电子产品&设备:EMC基础理论
5.容性耦合干扰抑制方法
为了抑制电容性干扰可以采取以下措施:
1)干扰源系统的电气参数应使电压变化幅度和变化率尽可能地小;
2)被干扰系统应尽可能设计成低阻;
3)两个系统的耦合部分的布置应使耦合电容尽量小。例如电线、电缆系统,则应使其间距尽量大,导线短,避免平行走线;
4)可对干扰源的干扰对象进行电气屏蔽,屏蔽的目的在于切断干扰源的导体表面和干扰对象的导体表面之间的电力线通路,使耦合电容变得最小;
6.感性耦合干扰抑制方法
1)干扰源系统的电气参数应使电流变化的幅度和速率尽量小;被干扰系统应该具有高阻抗;
2)减少两个系统的互感,为此让导线尽量短,间距尽量大,避免平行走线,采用双线结构时应缩小电流回路所围成的面积;
3)对于干扰源或干扰对象设置磁屏蔽,以抑制干扰磁场。
4)采用平衡措施,使干扰磁场以及耦合的干扰信号大部分相互抵消。如使被干扰的导线环在干扰场中的放置方式处于切割磁力线最小(环方向与磁力线平行),则耦合的干扰信号最小;另外如将干扰源导线平衡绞合,可将干扰电流产生的磁场相互抵消。
7.辐射骚扰/干扰
A.近场和远场
干扰通过空间传输实质上是干扰源的电磁能量以场的形式向四周空间传播。场
可分为近场和远场。近场又称感应场,远场又称辐射场。判定近场远场的准则
是以离场源的距离 r 也定的。
r>λ/2π 则为远场
r<λ/2π 则为近场
我们常用波阻抗来描述电场和磁场的关系,波阻抗定义为
Zo=E/H
在远场区电场和磁场方向垂直并且都和传播方向垂直称为平面波,电场和磁场
的比值为固定值,为 Zo=120∏=377欧。下图为波阻抗与距离的关系。
B.减少辐射干扰的措施
减小辐射干扰的措施主要有:
1)辐射屏蔽:在干扰源和干扰对象之间插入一金属屏蔽物,以阻挡干扰的传
播。
2)极化隔离:干扰源与干扰对象在布局上采取极化隔离措施。即一个为垂直
极化时,另一个为水平极化,以减小其间的耦合。
3)距离隔离:拉开干扰源与被干扰对象之间的距离,这是由于志在近场区,
场量强度与距离平方或立方成比例,当距离增大时,场衰减很快。
4)吸收涂层法:被干扰对象有时可涂复一层吸收电磁波的材料,以减小干扰。
8.电磁干扰的模式
A.共模干扰与差模干扰
共模干扰:就是线与线同时对地的回路干扰
如上图, UPQ的电压差UCM为共模电压,ICM1&ICM2为共模电流。ICM1&ICM2大小不一定相同,但方向相同!
差模干扰:简单的说是线对线的回路干扰。
如上图,我们可以了解差模的原理图。UDM为差模电压,IDM为差模电流。
IDM大小相同,方向相反。
差模干扰如何影响设备!差模干扰直接作用在产品设备两端,直接影响设备工作,甚至损坏产品设备。(表现为尖峰噪声电压,可使电路系统工作瘫痪!)同时系统内部的骚扰源会产生电磁兼容EMI的问题!!
B.PCB的辐射与线缆的辐射
B.1.PCB辐射
PCB上有许多信号环路,其中有差模电流环也有共模电流环,计算其辐射强
度时,可等效为环天线,辐射强度由下式计算:
B.2.线缆的辐射
计算线缆的辐射强度时,将其等效为单极天线,其辐射强度由下式计算:
从以上两式可以看出线缆的辐射效率远大于 PCB布局布线 的辐射效率!
阿杜老师的实践分析及成本最佳化思路的主体内容如下:
A.确认噪声源
B.了解噪声源的特性
C.确认噪声源的传递路径;
D.分析确认后成本最佳化设计;
从噪声的源头进行设计是我后期推荐大家的策略要点!
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杜佐兵
电磁兼容(EMC)线上&线下高级讲师
杜佐兵老师在电子行业从业近20年,是国家电工委员会高级注册EMC工程师,武汉大学光电工程学院、光电子半导体激光技术专家。目前专注于电子产品的电磁兼容设计、开关电源及LED背光驱动设计。
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