圖文詳解:EMI傳導幹擾的8大絕招
發布時間:2019-07-17 責任編輯:wenwei
【導讀】電磁幹擾EMI中(zhong)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)產(chan)生(sheng)的(de)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)是(shi)通(tong)過(guo)導(dao)線(xian)或(huo)公(gong)共(gong)電(dian)源(yuan)線(xian)進(jin)行(xing)傳(chuan)輸(shu),互(hu)相(xiang)產(chan)生(sheng)幹(gan)擾(rao)稱(cheng)為(wei)傳(chuan)導(dao)幹(gan)擾(rao)。傳(chuan)導(dao)幹(gan)擾(rao)給(gei)不(bu)少(shao)電(dian)子(zi)工(gong)程(cheng)師(shi)帶(dai)來(lai)困(kun)惑(huo),如(ru)何(he)解(jie)決(jue)傳(chuan)導(dao)幹(gan) 擾?找對方法,你會發現,傳導幹擾其實很容易解決,隻要增加電源輸入電路中EMC濾波器的節數,並適當調整每節濾波器的參數,基本上都能滿足要求,下麵講解的八大對策,以解決對付傳導幹擾難題。
對策一:盡量減少每個回路的有效麵積

圖1 回路電流產生的傳導幹擾
傳導幹擾分差模幹擾DI和共模幹擾CI兩種。先來看看傳導幹擾是怎麼產生的。如圖1所示,回路電流產生傳導幹擾。這裏麵有好幾個回路電流,我們可以把 每個回路都看成是一個感應線圈,或變壓器線圈的初、次級,當某個回路中有電流流過時,另外一個回路中就會產生感應電動勢,從而產生幹擾。減少幹擾的最有效 方法就是盡量減少每個回路的有效麵積。
對策二:屏蔽、減小各電流回路麵積及帶電導體的麵積和長度

圖2 屏蔽、減小各電流回路麵積及帶電導體的麵積和長度
如圖2 所示,e1、e2、e3、e4為磁場對回路感應產生的差模幹擾信號;e5、e6、e7、e8為磁場對地回路感應產生的共模幹擾信號。共模信號的一端是整個 線xian路lu板ban,另ling一yi端duan是shi大da地di。線xian路lu板ban中zhong的de公gong共gong端duan不bu能neng算suan為wei接jie地di,不bu要yao把ba公gong共gong端duan與yu外wai殼ke相xiang接jie,除chu非fei機ji殼ke接jie大da地di,否fou則ze,公gong共gong端duan與yu外wai殼ke相xiang接jie,會hui增zeng大da輻fu射she天tian線xian的de有you效xiao麵mian積ji,共gong 模輻射幹擾更嚴重。降低輻射幹擾的方法,一個是屏蔽,另一個是減小各個電流回路的麵積(磁場幹擾),和帶電導體的麵積及長度(電場幹擾)。
對策三:對變壓器進行磁屏蔽、盡量減少每個電流回路的有效麵積

圖3 變壓器漏磁對回路產生的電磁感應
如圖3suoshi,zaisuoyoudianciganyingganraozhizhong,bianyaqilouganchanshengdeganraoshizuiyanzhongde。ruguobabianyaqidelougankanchengshibianyaqiganyingxianquandechuji,zeqitahuiludoukeyikanchengshibianya 器qi的de次ci級ji,因yin此ci,在zai變bian壓ya器qi周zhou圍wei的de回hui路lu中zhong,都dou會hui被bei感gan應ying產chan生sheng幹gan擾rao信xin號hao。減jian少shao幹gan擾rao的de方fang法fa,一yi方fang麵mian是shi對dui變bian壓ya器qi進jin行xing磁ci屏ping蔽bi,另ling一yi方fang麵mian是shi盡jin量liang減jian少shao每mei個ge電dian流liu回hui路lu的de有you效xiao麵mian積ji。
對策四:用銅箔對變壓器進行屏蔽

圖4 減少線路中的EMI
如圖4suoshi,duibianyaqipingbi,zhuyaoshijianxiaobianyaqilougancitongduizhouweidianluchanshengdianciganyingganrao,yijiduiwaichanshengdiancifusheganrao。congyuanlishanglaishuo,feidaocicailiaoduiloucitongshiqi budaozhijiepingbizuoyongde,dantongboshiliangdaoti,jiaobianloucitongchuanguotongbodeshihouhuichanshengwoliu,erwoliuchanshengdecichangfangxiangzhenghaoyuloucitongdefangxiangxiangfan,bufenloucitongjiukeyibeidixiao,yinci,tongboduicitongyekeyiqidaohenhaodepingbizuoyong。
對策五:采用雙線傳輸和阻抗匹配

圖5 減少線路中的EMI
如圖5suoshi,lianggenxianglindedaoxian,ruguodianliudaxiaoxiangdeng,dianliufangxiangxiangfan,zetamenchanshengdecilixiankeyihuxiangdixiao。duiyuganraobijiaoyanzhonghuobijiaorongyibeiganraodedianlu,jinliangcaiyongshuangxianchuanshuxinhao,buyaoliyonggonggongdilaichuanshuxinhao,gonggongdidianliuyuexiaoganraoyuexiao。dangdaoxiandechangdudengyuhuodayusifenzhiyibochangshi,chuanshuxinhaodexianluyidingyaokaolvzukangpipei,bupipeide 傳輸線會產生駐波,並對周圍電路產生很強的輻射幹擾。
對策六:減小電流回路的麵積

圖6 減小電流回路的麵積
如圖6所suo示shi,磁ci場chang輻fu射she幹gan擾rao主zhu要yao是shi流liu過guo高gao頻pin電dian流liu回hui路lu產chan生sheng的de磁ci通tong竄cuan到dao接jie收shou回hui路lu中zhong產chan生sheng的de,因yin此ci,要yao盡jin量liang減jian小xiao流liu過guo高gao頻pin電dian流liu回hui路lu的de麵mian積ji和he接jie收shou回hui路lu的de麵mian積ji。式shi 中:e1、 Φ1、S1、B1分別為輻射電流回路中產生的電動勢、磁通、麵積、磁通密度; e2、 Φ2、S2、B2分別為輻射電流回路中產生的電動勢、磁通、麵積、磁通密度。

圖7 電流回路輻射的詳解
下麵以圖7示意,對電流回路輻射進行詳解。如圖,S1為整流輸出濾波回路,C1為儲能濾波電容,i1為回路高頻電流,此電流在所有的電流回路中最大,其產生的磁場幹擾也最嚴重,應盡量減小S1的麵積。
在S2回路中,基本上沒有高頻回路電流,∆I2主要是電源紋波電流,高頻成分相對很小,所以S2的麵積大小基本上不需要考慮。 C2為儲能濾波電容,專門為負載R1提供能量,R1、R2不是單純的負載電阻,而是高頻電路負載,高頻電流i3基本上靠C2提供,C2的位置相對來說非常重要,它的連接位置應該考慮使S3的麵積最小,S3中還有一個∆I3,它主要是電源紋波電流,也有少量高頻電流成份。 在 S4回路中,基本上也沒有高頻回路電流,∆I4主要為電源紋波電流,高頻成分相對很小,所以S4的麵積大小基本上也不需要考慮。 S5回路的情況基本上與S3回路相同,i5的電流回路麵積也應要盡量的小。
對策七:不要采用多個回路串聯供電
圖7中(zhong)的(de)幾(ji)個(ge)電(dian)流(liu)回(hui)路(lu),互(hu)相(xiang)串(chuan)聯(lian)在(zai)一(yi)起(qi)進(jin)行(xing)供(gong)電(dian),很(hen)容(rong)易(yi)產(chan)生(sheng)電(dian)流(liu)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao),特(te)別(bie)是(shi)在(zai)高(gao)頻(pin)放(fang)大(da)電(dian)路(lu)中(zhong),會(hui)產(chan)生(sheng)高(gao)頻(pin)噪(zao)音(yin)。電(dian)流(liu)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)的(de)原(yuan)因(yin)是(shi): ∆I2 = ∆I3+ ∆I4+ ∆I5

圖8 不要采用多個回路串聯供電
而圖8中各個電流回路,互相分開,采用並聯供電,每個電流回路都是獨立的,不會產生電流共模幹擾。
對策八:避免幹擾信號在電路中產生諧振

圖9 共模天線的一極是整個線路板,另一極是連接電纜中的地線
如圖9所(suo)示(shi),共(gong)模(mo)天(tian)線(xian)的(de)一(yi)極(ji)是(shi)整(zheng)個(ge)線(xian)路(lu)板(ban),另(ling)一(yi)極(ji)是(shi)連(lian)接(jie)電(dian)纜(lan)中(zhong)的(de)地(di)線(xian)。要(yao)減(jian)小(xiao)輻(fu)射(she)幹(gan)擾(rao)最(zui)有(you)效(xiao)的(de)方(fang)法(fa)是(shi)對(dui)整(zheng)個(ge)線(xian)路(lu)板(ban)進(jin)行(xing)屏(ping)蔽(bi),並(bing)且(qie)外(wai)殼(ke)接(jie)地(di)。電(dian)場(chang)輻(fu)射(she)幹(gan)擾(rao)的(de) 原yuan因yin是shi高gao頻pin信xin號hao對dui導dao體ti或huo引yin線xian進jin行xing充chong電dian,應ying該gai盡jin量liang減jian小xiao導dao體ti的de長chang度du和he表biao麵mian積ji。磁ci場chang幹gan擾rao的de原yuan因yin是shi在zai導dao體ti或huo回hui路lu中zhong有you高gao頻pin電dian流liu流liu過guo,應ying該gai盡jin量liang減jian小xiao線xian路lu板ban中zhong電dian流liu回hui路lu的de 長度和麵積。頻率越高,電磁輻射幹擾就越嚴重;當載流體的長度可以與信號的波長比擬時,幹擾信號輻射將增強。
當(dang)載(zai)流(liu)體(ti)的(de)長(chang)度(du)正(zheng)好(hao)等(deng)於(yu)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)四(si)分(fen)之(zhi)一(yi)波(bo)長(chang)的(de)整(zheng)數(shu)倍(bei)的(de)時(shi)候(hou),幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)會(hui)在(zai)電(dian)路(lu)中(zhong)產(chan)生(sheng)諧(xie)振(zhen),這(zhe)時(shi)輻(fu)射(she)幹(gan)擾(rao)最(zui)強(qiang),這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)應(ying)盡(jin)量(liang)避(bi)免(mian)。
看到這裏,是否覺得按此八步走,傳導幹擾盡在掌握之中?最後附上各種幹擾脈衝波形的頻譜供大家參考(如圖10)。任何一個非正弦波都可以看成是非常多個上升和下降速率不同的信號(或不同頻率的正弦波)相互迭加而成,電磁輻射強度與電壓或電流的變化速率成正比。
各種幹擾脈衝波形的頻譜:

圖10 各種幹擾脈衝波形的頻譜
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