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电磁发射和磁场干扰的产生的原理解析

电子电气产品在正常事情时,同时向周围空间辐射电磁骚扰,在辐射的骚扰场强每每在某些频率段跨越限值将会影响周围电子设备和自身的正常事情。是以懂得超标的缘故原由和电磁发射和磁场滋扰的抑制措施,对产品电磁兼容性(EMC)设计十分紧张。

1. 电磁发射和磁场滋扰的产活力理

1)电磁发射

各类数字电路芯片和高频模拟电路芯片运行历程中,因PCB走线或产品各部分连线的设计分歧理而孕育发生天线效应,发出电磁波引起的射频滋扰。当电磁波能量达到必然值时,将会影响周围电子设备和自身的正常事情。

2)磁场滋扰

产品内部的电源线和高频事情的电感性元件事情时孕育发生的磁场经由过程辐射要领滋扰产品运行,造成的事情混乱。

2. 电子产品的电磁发射及其抑制

在电子产品中,数字电路芯片端口旌旗灯号跳变沿的频率可达数百兆赫兹,有些模拟电路旌旗灯号频率达到兆赫兹以上,这些数字或模拟旌旗灯号都可能经由过程导线传导滋扰或向空中辐射滋扰,影响电子设备自身并滋扰其他电子设备。抑制电磁发射的基础步伐有以下措施。

2.1 低落滋扰旌旗灯号的能量

1)在不影响产品整体事情机能的条件下,减小数字旌旗灯号的跳变速度或低落数字旌旗灯号的传输速率;

2)采纳贴片元件,缩短高频事情芯片的外引脚,减小传输高频旌旗灯号走线的长度,可抑制天线效应,削减高频旌旗灯号辐射能量。

2.2 隔离滋扰旌旗灯号的传播道路

在电子设备中接地是抑制电磁噪声和防止电磁滋扰紧张措施之一。最简单有效的隔离措施是樊篱,也称“樊篱接地”,指为抑制滋扰而采纳的樊篱层(体)的接地,以起到优越的抗滋扰感化。常用的樊篱有3种措施:

1)采纳导磁金属材料外壳封装,外壳靠得住接地(大年夜地);

2)轻易孕育发生高频辐射的局部电路或IC芯片加金属樊篱罩,樊篱罩接旌旗灯号地;

3)电路板中传输高速数字旌旗灯号或高频模拟旌旗灯号的走线两侧敷铜并接旌旗灯号地,实现与其他旌旗灯号线的隔离。

2.3 滤波

滤波器既可抑制从电子设备引出的传导滋扰,又能抑制从电网引入的传导滋扰。EMI(电磁滋扰)滤波器主如果用于抑制滋扰的滤波器。EMI滤波器由线性元件电路组成,安装在电源线与电子设备之间。它可使电源频率经由过程,而阻拦高频噪声经由过程,对前进设备的靠得住性有紧张感化。

1)直接在电路芯片电源引脚间接入去耦电容或去耦电阻电容,滤除经由过程电源走线进入芯片的高频滋扰旌旗灯号;

2)在产品交流220 V电源输入端设置电源滤波器,防止产品事情时孕育发生的高频滋扰进入电网。

3. 电磁能量的滋扰机理及其抑制滋扰滥觞

当电子产品中的高频导线(或铜排)中流过电流时,在导线 周围孕育发生的磁场;开关电源高频变压器及统统电感元件在事情时一定孕育发生的漏磁通。上述磁通穿过芯片或敏感电路模块,半导体中的带电粒子(电子和空穴)在磁场中受到洛伦兹力,偏离原本的运动偏向,使芯片和模块的事情电流波形受磁场变更的调制而发生畸变,导致这些芯片或电路模块的正常事情受到滋扰。旌旗灯号电流老是在闭合回路中流动。当外部滋扰磁通穿越闭合回路困绕的面积时,会在闭合回路中感应电流,同样会造成电流波形畸变。抑制电磁能量滋扰的基础步伐有以下措施。

3.1 樊篱滋扰磁场措施

最常用的抑制磁场辐射滋扰的步伐是采纳导电或导磁材料樊篱。

1)变更的滋扰磁通穿过导电材料(如薄铜皮)时,会在此中孕育发生涡流,并天生偏向相反的磁通,可以削弱穿过导电樊篱层的滋扰磁通;

2)高频变压器磁芯外包一层形成短路环的薄铜皮,可有效抑制变压器漏磁通外泄;

3)用导磁材料(铁板或钢板)做设备的机箱,是整机磁樊篱的常用措施。这种措施不仅可以抵抗外部滋扰磁通进入电子设备,而且能避免内部磁通外泄。樊篱材料导磁性越好,板越厚,机箱不易发生磁饱和,樊篱效果也越好。

3.2 减小旌旗灯号电流的回路面积

减小旌旗灯号电流回路面积的目的是削减穿越此中的滋扰磁通。常用步伐:

1)采纳双绞线,使旌旗灯号电流的去线和回线慎密绞合,可以缩小回困绕的面积;

2)用樊篱线做外部引入的旌旗灯号线。应用时将心线作为旌旗灯号电流去线,铜丝编织的樊篱层作为旌旗灯号电流的回线,必须单端接旌旗灯号地。这种措施的回路面积小于双绞线,樊篱层还能实现磁场樊篱;

3)在包管绝缘安然的条件下,PCB中的旌旗灯号线与地线只管即便接近以缩小旌旗灯号电流回路困绕的面积;

4)选用PCB上的IC芯片和电路模块时,在包管电路功能的前提下,应只管即便选用电源进线引脚和零伏线引脚接近的封装;

5)PCB设计时,在确保绝缘安然的条件下,使电源线和零伏线接近部署。

责任编辑;zl

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