《電子技術(shù)應(yīng)用》
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高頻電路的電磁兼容設(shè)計誤區(qū)分析
摘要: 電磁兼容的問題常發(fā)生于高頻狀態(tài)下,,個別問題(電壓跌落與瞬時中斷等)除外,。高頻思維,總而言之,就是器件的特性,、電路的特性,在高頻情況下和常規(guī)中低頻狀態(tài)下是不一樣的,,如果仍然按照普通的控制思維來判斷分析,,則會走入設(shè)計的誤區(qū)。
關(guān)鍵詞: EMC|EMI 電磁兼容 EMC 高頻
Abstract:
Key words :

中心議題:

  • 電容的高頻等效特性
  • 線纜或PCB布線的高頻等效特性
  • 磁環(huán)和磁珠的高頻等效特性
  • 磁環(huán)和磁珠的高頻等效特性
  • 高頻情況下的EMC設(shè)計技術(shù)


電磁兼容的問題常發(fā)生于高頻狀態(tài)下,,個別問題(電壓跌落與瞬時中斷等)除外,。高頻思維,總而言之,,就是器件的特性,、電路的特性,在高頻情況下和常規(guī)中低頻狀態(tài)下是不一樣的,,如果仍然按照普通的控制思維來判斷分析,,則會走入設(shè)計的誤區(qū)。比如:

電容的高頻等效特性

電容,,在中低頻或直流情況下,,就是一個儲能組件,只表現(xiàn)為一個電容的特性,,但在高頻情況下,,它就不僅僅是個電容了,它有一個理想電容的特性,,有漏電流(在高頻等效電路上表現(xiàn)為R),,有引線電感,還在導(dǎo)致電壓脈沖波動情況下發(fā)熱的ESR(等效串聯(lián)電阻),,(如圖),。從這個圖上分析,能幫我們設(shè)計師得出很多有益的設(shè)計思路。第一,,按照常規(guī)思路,,1/2πfc是電容的容抗,應(yīng)該是頻率越高,,容抗越小,,濾波效果越好,即越高頻的雜波越容易被泄放掉,,但事實并非如此,,因為引線電感的存在,一支電容僅僅在其1/2πfc=2πf L等式成立的時候,,才是整體阻抗最小的時候,,濾波效果才最好,頻率高了低了都會濾波效果下降,,由此就可以分析出結(jié)論,,為什么在IC的VCC端都會加兩支電容,一支電解的,,一支瓷片的,,并且容值一般相差100倍以上多一點。就是兩支不同的電容的諧振頻率點岔開了一段距離,,既利于對稍高頻的濾波,也利于對較低頻的濾波,。

線纜或PCB布線的高頻等效特性

其次是線纜或PCB布線的高頻等效特性(如圖),,無論高低頻,走線電阻都是客觀存在,,但對于走線電感,,則只在較高頻時候才可以顯現(xiàn)得出來。另外就是還有一個分布電容的存在,,但是,,在導(dǎo)線附近沒有導(dǎo)體的時候,這個分布電容有也是白搭,,就像沒有男人,,女人也不能生孩子一樣,這是一個需要兩個導(dǎo)體才可以發(fā)揮的作用,。

電感和電阻的特性比較簡單,,易于理解,就不贅述了,。

磁環(huán)和磁珠的高頻等效特性

但磁環(huán)和磁珠的高頻等效特性卻不得不提一下,,因為磁環(huán)對高頻脈動的吸波作用,與電感的表現(xiàn)有點類似,所以經(jīng)常被認為是電感特性,,但事實上錯了,,磁環(huán)是個電阻特性,不過這個電阻有點特別,,它的阻值大小是頻率的函數(shù)R(f),,如此的話,在一個帶有高頻波動的信號穿過磁珠的時候,,高頻波動會因為I2R的作用而發(fā)熱,,將波動干擾經(jīng)過電能——磁能——熱能的轉(zhuǎn)化過程,所以在導(dǎo)線上波動比較強烈的時候,,磁環(huán)摸起來會是溫的,。

高頻情況下的EMC設(shè)計技術(shù)

以上是EMC專業(yè)中高頻思維的基礎(chǔ)知識,有了這些,,一系列的設(shè)計經(jīng)驗都可以迎刃而解了,。比如:

IC 的VCC端為何加裝兩只電容,一只電解電容,,一只瓷片電容,,是因為電容的高頻等效特性,引線電感和電容的串聯(lián)導(dǎo)致其綜合阻抗隨頻率而變化,,而在WL= (1/WC)的頻率點上,,是其阻抗最小的點(如圖)。而且兩個電容分別有自己的最小阻抗點,,分別對應(yīng)不同的頻率點,,以便于為IC不同頻率范圍的供電需求提供電流。

靜電工作臺的接地導(dǎo)線用寬的銅皮帶和金屬絲網(wǎng)蛇皮管,,而不是黃綠的圓形接地線纜,,圓形接地線纜的走線電感量偏大,不利于高頻靜電電荷的泄放,。

線纜和線纜之間的間距不宜太近,,否則會因為導(dǎo)線分布電容的存在而導(dǎo)致信號線纜之間出現(xiàn)串擾,當然,,信號線對地線的耦合那又最好是近一點,,這樣,信號線上的波動干擾可以方便的泄放到地線上去,。

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