《電子技術(shù)應(yīng)用》
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電磁兼容設(shè)計(jì)的誤區(qū)分析
摘要: 電磁兼容的問(wèn)題常發(fā)生于高頻狀態(tài)下,,個(gè)別問(wèn)題(電壓跌落與瞬時(shí)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(lái)判斷分析,,則會(huì)走入設(shè)計(jì)的誤區(qū),。
Abstract:
Key words :

  電磁兼容的問(wèn)題常發(fā)生于高頻狀態(tài)下,個(gè)別問(wèn)題(電壓跌落與瞬時(shí)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(lái)判斷分析,,則會(huì)走入設(shè)計(jì)的誤區(qū),。比如:

  電容,在中低頻或直流情況下,,就是一個(gè)儲(chǔ)能組件,,只表現(xiàn)為一個(gè)電容的特性,但在高頻情況下,,它就不僅僅是個(gè)電容了,,它有一個(gè)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(dòng)情況下發(fā)熱的ESR(等效串聯(lián)電阻),(如圖),。從這個(gè)圖上分析,,能幫我們?cè)O(shè)計(jì)師得出很多有益的設(shè)計(jì)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(shí)并非如此,,因?yàn)橐€電感的存在,一支電容僅僅在其1/2πfc=2πf L等式成立的時(shí)候,才是整體阻抗最小的時(shí)候,,濾波效果才最好,,頻率高了低了都會(huì)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(huì)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(diǎn),。就是兩支不同的電容的諧振頻率點(diǎn)岔開了一段距離,既利于對(duì)稍高頻的濾波,,也利于對(duì)較低頻的濾波,。

  


 

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

  電感和電阻的特性比較簡(jiǎn)單,,易于理解,,就不贅述了。

  但磁環(huán)和磁珠的高頻等效特性卻不得不提一下,,因?yàn)榇怒h(huán)對(duì)高頻脈動(dòng)的吸波作用,,與電感的表現(xiàn)有點(diǎn)類似,所以經(jīng)常被認(rèn)為是電感特性,,但事實(shí)上錯(cuò)了,,磁環(huán)是個(gè)電阻特性,不過(guò)這個(gè)電阻有點(diǎn)特別,,它的阻值大小是頻率的函數(shù)R(f),,如此的話,在一個(gè)帶有高頻波動(dòng)的信號(hào)穿過(guò)磁珠的時(shí)候,,高頻波動(dòng)會(huì)因?yàn)镮2R的作用而發(fā)熱,,將波動(dòng)干擾經(jīng)過(guò)電能——磁能——熱能的轉(zhuǎn)化過(guò)程,所以在導(dǎo)線上波動(dòng)比較強(qiáng)烈的時(shí)候,磁環(huán)摸起來(lái)會(huì)是溫的,。

  以上是EMC專業(yè)中高頻思維的基礎(chǔ)知識(shí),,有了這些,一系列的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)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?yàn)殡娙莸母哳l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(diǎn)上,,是其阻抗最小的點(diǎn)(如圖),。而且兩個(gè)電容分別有自己的最小阻抗點(diǎn),分別對(duì)應(yīng)不同的頻率點(diǎn),,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(tái)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(huì)因?yàn)閷?dǎo)線分布電容的存在而導(dǎo)致信號(hào)線纜之間出現(xiàn)串?dāng)_,,當(dāng)然,信號(hào)線對(duì)地線的耦合那又最好是近一點(diǎn),,這樣,,信號(hào)線上的波動(dòng)干擾可以方便的泄放到地線上去。

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