一引言
電磁干擾的主要方式是傳導干擾、輻射干擾、共阻抗耦合、感應耦合。對這幾種途徑產生的干擾我們應采用的相應對策:傳導干擾采取濾波,輻射干擾采用屏蔽和接地等措施就能夠大大提高產品的抵抗電磁干擾的能力,也可以有效的降低對外界的電磁干擾。本文從濾波設計、接地設計、屏蔽設計三個角度,介紹EMC的設計技巧。
二濾波
濾波是信號處理里面比較重要的一個環節,通常減少直流當中的交流成分并獲得比較平滑的直流電,在整流之后都要經過濾波電路,濾波常用的元器件是電容、電阻以及電感,下面介紹濾波電路常用的五種電路形式。
圖1: 電容濾波
圖2:電感濾波
圖3:LC濾波
圖4:LC-π濾波
圖5:RC-π濾波
以上的五種濾波的特點如下:
圖6 濾波器的特點
因為根據公式電容的諧振公式:
可知,當我們的電容的ESL偏大時電容的諧振頻率會偏小,反之。我們通過使用同樣的封裝、同樣的容值。在1GHz的頻率下,普通的MLCC電容一般的ESL大于1nF,而我司的BDL濾波器的ESL為55pH,如圖6可以對比MLCC和我司的BDL的插入損耗曲線圖,由圖6可以看出我司的BDL濾波器比MLCC對于噪聲的衰減能力比較好。
圖 7插入損耗曲線圖
我司的BDL濾波器應用:電機、DC-DC、功放、信號線的差分對。
圖 8BDL電機應用板
圖 9BDL應用于DC-DC
圖 10BDL應用于功放
三接地
接地是最有效的抑制騷擾源的方法,可解決50%的EMC問題。系統基準地與大地相連,可抑制電磁騷擾。外殼金屬件直接接大地,還可以提供靜電電荷的泄漏通路,防止靜電積累。
在地線設計中應注意以下幾點:
(1)正確選擇單點接地與多點接地
在低頻電路中,信號的工作頻率小于1MHz,它的布線和器件間的電感影響較小,而接地電路形成的環流對干擾影響較大,因而應采用單點接地。當信號工作頻率大于10MHz時,地線阻抗變得很大,此時應盡量降低地線阻抗,應采用就近多點接地。當工作頻率在1~10MHz時,如果采用一點接地,其地線長度不應超過波長的1/20,否則應采用多點接地法。
電路板上既有高速邏輯電路,又有線性電路,應使它們盡量分開,而兩者的地線不要相混,分別與電源端地線相連。要盡量加大線性電路的接地面積。
(3)盡量加粗接地線
若接地線很細,接地電位則隨電流的變化而變化,致使電子設備的定時信號電平不穩,抗噪聲性能變壞。因此應將接地線盡量加粗,使它能通過三位于印制電路板的允許電流。如有可能,接地線的寬度應大于3mm。
(4)將接地線構成閉環路
設計只由數字電路組成的印制電路板的地線系統時,將接地線做成閉環路可以明顯的提高抗噪聲能力。其原因在于:印制電路板上有很多集成電路組件,尤其遇有耗電多的組件時,因受接地線粗細的限制,會在地結上產生較大的電位差,引起抗噪聲能力下降,若將接地結構成環路,則會縮小電位差值,提高電子設備的抗噪聲能力。
四屏蔽
圖11 EMC三要素
根據我們的EMC三要素來講,我們的屏蔽分為兩類來說明,一類是針對干擾源進行屏蔽,另一類為在耦合路徑上進行屏蔽。而屏蔽干擾源是對一些輻射比較嚴重的IC進行屏蔽,防止干擾源通過空間輻射影響到一些敏感設備。在耦合路徑進行屏蔽處理是防止噪聲通過線束將噪聲放大,注意我們所做的一切屏蔽都要進行接地處理,盡量多點接地。下面給大家介紹一下屏蔽的類型:
(1)改良電子設備中的電路設計,采用濾波器件、不同特性元器件分開布局(局部增加屏蔽罩、粘貼金屬箔、也有采用金屬編織網等方法);
圖12 金屬屏蔽罩
圖13 銅箔屏蔽
圖14 金屬箔屏蔽帶
(2)在整個電子設備外殼就具有高電磁波發射能力的電路和器件周圍,添加電磁波屏蔽罩、粘貼金屬箔、噴涂導電涂料、鍍一層導電金屬層、增加電磁波吸收材料。
圖15電磁屏蔽氈(屏蔽芯片)_黑色部分
圖16電磁屏蔽氈
圖17電鍍導電屏蔽層
圖18噴涂電磁屏蔽涂料
五總結
本文總結了EMC整改中的一些常用的措施,屏蔽、濾波和接地是最基礎的措施,也是最常用的,希望能給大家帶來幫助。
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原文標題:濾波、接地、屏蔽、三個視角看EMC設計
文章出處:【微信號:EMC電磁兼容,微信公眾號:EMC電磁兼容】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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