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消灭EMC三大利器的原理详细分析

2017-12-01 10:12 次阅读

滤波电容器共模电感磁珠EMC设计电路中是常见的身影,也是消灭电磁干扰的三大利器。对于这这三者在电路中的作用,相信还有很多工程师搞不清楚。本文从设计设计中,详细分析了消灭EMC三大利器的原理。

三大利器之滤波电容

尽管从滤除高频噪声的角度看,电容的谐振是不希望的,但是电容的谐振并不是总是有害的。当要滤除的噪声频率确定时,可以通过调整电容的容量,使谐振点刚好落在骚扰频率上。

在实际工程中,要滤除的电磁噪声频率往往高达数百MHz,甚至超过1GHz。对这样高频的电磁噪声必须使用穿心电容才能有效地滤除。普通电容之所以不能有效地滤除高频噪声,是因为两个原因,一个原因是电容引线电感造成电容谐振,对高频信号呈现较大的阻抗,削弱了对高频信号的旁路作用;另一个原因是导线之间的寄生电容使高频信号发生耦合,降低了滤波效果。

穿心电容之所以能有效地滤除高频噪声,是因为穿心电容不仅没有引线电感造成电容谐振频率过低的问题,而且穿心电容可以直接安装在金属面板上,利用金属面板起到高频隔离的作用。但是在使用穿心电容时,要注意的问题是安装问题。穿心电容最大的弱点是怕高温和温度冲击,这在将穿心电容往金属面板上焊接时造成很大困难。许多电容在焊接过程中发生损坏。特别是当需要将大量的穿心电容安装在面板上时,只要有一个损坏,就很难修复,因为在将损坏的电容拆下时,会造成邻近其它电容的损坏。

三大利器之共模电感

由于EMC所面临解决问题大多是共模干扰,因此共模电感也是我们常用的有力元件之一,共模电感是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件,它由两个尺寸相同,匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上,形成一个四端器件,要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用,而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。原理是流过共模电流时磁环中的磁通相互叠加,从而具有相当大的电感量,对共模电流起到抑制作用,而当两线圈流过差模电流时,磁环中的磁通相互抵消,几乎没有电感量,所以差模电流可以无衰减地通过。因此共模电感在平衡线路中能有效地抑制共模干扰信号,而对线路正常传输的差模信号无影响。

共模电感在制作时应满足以下要求:

1)绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘,以保证在瞬时过电压作用下线圈的匝间不发生击穿短路

2)当线圈流过瞬时大电流时,磁芯不要出现饱和。

3)线圈中的磁芯应与线圈绝缘,以防止在瞬时过电压作用下两者之间发生击穿。

4)线圈应尽可能绕制单层,这样做可减小线圈的寄生电容,增强线圈对瞬时过电压的而授能力。

通常情况下,同时注意选择所需滤波的频段,共模阻抗越大越好,因此我们在选择共模电感时需要看器件资料,主要根据阻抗频率曲线选择。另外选择时注意考虑差模阻抗对信号的影响,主要关注差模阻抗,特别注意高速端口。

三大利器之磁珠

在产品数字电路EMC设计过程中,我们常常会使用到磁珠,铁氧体材料是铁镁合金或铁镍合金,这种材料具有很高的导磁率,他可以是电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生的电容最小。铁氧体材料通常在高频情况下应用,因为在低频时他们主要程电感特性,使得线上的损耗很小。在高频情况下,他们主要呈电抗特性比并且随频率改变。实际应用中,铁氧体材料是作为射频电路的高频衰减器使用的。实际上,铁氧体较好的等效于电阻以及电感的并联,低频下电阻被电感短路,高频下电感阻抗变得相当高,以至于电流全部通过电阻。铁氧体是一个消耗装置,高频能量在上面转化为热能,这是由他的电阻特性决定的。

铁氧体磁珠与普通的电感相比具有更好的高频滤波特性。铁氧体在高频时呈现电阻性,相当于品质因数很低的电感器,所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗,从而提高高频滤波效能。 在低频段,阻抗由电感的感抗构成,低频时R很小,磁芯的磁导率较高,因此电感量较大,L起主要作用,电磁干扰被反射而受到抑制;并且这时磁芯的损耗较小,整个器件是一个低损耗、高Q特性的电感,这种电感容易造成谐振因此在低频段,有时可能出现使用铁氧体磁珠后干扰增强的现象。 在高频段,阻抗由电阻成分构成,随着频率升高,磁芯的磁导率降低,导致电感的电感量减小,感抗成分减小。但是,这时磁芯的损耗增加,电阻成分增加,导致总的阻抗增加,当高频信号通过铁氧体时,电磁干扰被吸收并转换成热能的形式耗散掉。

铁氧体抑制元件广泛应用于印制电路板、电源线和数据线上。如在印制板的电源线入口端加上铁氧体抑制元件,就可以滤除高频干扰。铁氧体磁环或磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频干扰和尖峰干扰,它也具有吸收静电放电脉冲干扰的能力。

磁珠的单位是欧姆,因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的,阻抗的单位也是欧姆。磁珠的DATASHEET上一般会提供频率和阻抗的特性曲线图,一般以100MHz为标准,比如是在100MHz频率的时候磁珠的阻抗相当于1000欧姆。针对我们所要滤波的频段需要选取磁珠阻抗越大越好,通常情况下选取600欧姆阻抗以上的。

另外选择磁珠时需要注意磁珠的通流量,一般需要降额80%处理,用在电源电路时要考虑直流阻抗对压降影响。

原文标题:EMC设计重点:电感、电容、磁珠

文章出处:【微信号:gh_d145c2054c9d,微信公众号:RF与EMC小助手】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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NCP1729 电荷泵 开关电容电压反相器 带有关断 50 mA 35 kHz

9是一款CMOS电荷泵电压逆变器,设计用于在1.15 V至5.5 V的输入电压范围内工作,输出电流能力超过50 mA。工作电流消耗仅为122μA,并提供省电关断输入,以进一步将电流降至仅0.4μA。该器件包含一个35 kHz振荡器,可驱动四个低阻MOSFET开关,产生26Ω的低输出电阻和99%的电压转换效率。该器件仅需两个外部3.3μF电容即可实现完整的逆变器,使其成为众多电池供电和板级应用的理想解决方案。 NCP1729采用节省空间的TSOP-6(SOT-23-6)封装。 特性 工作电压范围1.15 V至5.5 V 输出电流能力超过50 mA 低电流消耗122μA 省电关机输入降低电流0.4μA 35 kHz运行 低输出电阻26Ω 应用 LCD面板偏差 移动电话 寻呼机 个人数字助理 电子游戏 数码相机 可携式摄像机 手持式仪器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 04-18 21:22 134次 阅读
NCP1729 电荷泵 开关电容电压反相器 带有关断 50 mA 35 kHz

MAX1720 电荷泵 开关电容电压反相器 带有关断 50 mA 12 kHz

0是CMOS电荷泵电压逆变器,设计用于在1.15 V至5.5 V的输入电压范围内工作,输出电流能力超过50 mA。工作电流消耗仅为67?A,并提供省电关断输入,以进一步将电流降至仅为0.4?A。该器件包含一个12 kHz振荡器,可驱动四个低阻MOSFET开关,输出电阻低至26?电压转换效率为99%。该器件仅需两个外部10?F电容即可实现完整的逆变器,使其成为众多电池供电和板级应用的理想解决方案。 特性 工作电压范围1.15 V至5.5 V 输出电流能力超过50 mA 低电流消耗67μA 节电关断输入,降低电流0.4μA 12 kHz工作 低输出电阻26 W 应用 LCD Panel Bias 移动电话 寻呼机 个人数字助理 电子游戏 数码相机 可携式摄像机 li> 手持式仪表ments 电路图、引脚图和封装图...
发表于 04-18 20:46 251次 阅读
MAX1720 电荷泵 开关电容电压反相器 带有关断 50 mA 12 kHz

LC717A10PJ 用于静电电容式触摸传感器的电容数字转换器

10PJ是一款用于静电电容式触摸传感器的高性能,低成本电容数字转换器LSI,尤其专注于可用性。它有16通道电容传感器输入。这使其成为需要许多开关的产品的理想选择。由于校准功能和ON / OFF的判断是在LSI内部自动执行的,因此可以使开发时间更短。每个输入的检测结果(ON / OFF)可以通过串行接口(I 2 C兼容总线或SPI)读出。此外,每个输入的测量值可以作为8位数字数据读出。此外,可以使用串行接口调整增益和其他参数。 特性 优势 检测系统:差分电容检测(互电容型) 高灵敏度性能 - 即使戴多层手套,气隙或厚材料 输入电容分辨率:可以检测毫微微法拉顺序中的电容变化 设计友好 - 可以直接连接到熟悉的MCU并执行独立操作 测量间隔(16个差分输入) : 30ms(Typ)(初始配置 6ms(典型值)(最小间隔配置) 自动内置噪音和环境变化补偿功能技术 测量的外部组件:不需要 接口:I 2 C兼容总线或SPI可选。 电流消耗:570μA(典型值)(V DD = 2.8 V),1.3 mA(典型值)(V DD = 5.5 V) 供电电压:2.6 V至5.5 V 检测操作:切换 ...
发表于 04-18 20:26 197次 阅读
LC717A10PJ 用于静电电容式触摸传感器的电容数字转换器

LC717A30UJ 用于静电电容式触摸传感器的电容数字转换器

30UJ是一款高性能,低成本,高可用电容转换器,适用于静电电容式触摸和接近传感器。 8个电容感应输入通道,适用于需要一系列开关的任何终端产品。 LC717A30J通过其自动校准功能和最少的外部元件简化了系统开发时间。每个传感器的检测结果(ON / OFF)由串行接口(I 2 C或SPI)读出。 特性 优势 检测系统:差分电容检测使用互电容 卓越的灵敏度性能 - 即使不仅戴多层手套,气隙或厚材料还有手势。 传感器输入焊盘:使用小到大电容传感器输入焊盘工作 由于无需补充灵敏度而降低成本。 输入电容分辨率:电容检测低至毫微微法拉水平 由于几乎不受寄生电容的影响,可以自由地实现布局。 8个传感器的测量时间为16 ms 高通过内部降噪和通信系统适应环境变化的适应性。 最小的外部组件 防止水故障的优势容忍度。 可选择的界面:I 2 C或SPI 电流消耗:0.8 mA(V DD = 5.5 V) 供电电压:2.6至5.5 V 符合AEC-Q100标准且支持PPAP 应用 终端产品 汽车 消费者 工业 计算 照明 智能钥匙,控制开关,汽车音响和接近 家用...
发表于 04-18 20:26 126次 阅读
LC717A30UJ 用于静电电容式触摸传感器的电容数字转换器

LC717A10AR 用于静电电容式触摸传感器的电容数字转换器

10AR是一款用于静电电容式触摸传感器的高性能,低成本电容数字转换器LSI,尤其注重可用性。它有16通道电容传感器输入。这使其成为需要许多开关的产品的理想选择。由于校准功能和ON / OFF的判断是在LSI内部自动执行的,因此可以使开发时间更短。每个输入的检测结果(ON / OFF)可以通过串行接口(I 2 C兼容总线或SPI)读出。此外,每个输入的测量值可以作为8位数字数据读出。此外,可以使用串行接口调整增益和其他参数。 特性 优势 检测系统:差分电容检测(互电容型) 高灵敏度性能 - 即使戴多层手套,气隙或厚材料 输入电容分辨率:可以检测毫微微法拉顺序中的电容变化 设计友好 - 可以直接连接到熟悉的MCU并执行独立操作 测量间隔(16个差分输入) : 30ms(典型值)(初始配置时), 6ms(典型值)(最小间隔配置) 自动内置噪音和环境变化补偿功能技术 用于测量的外部组件:不需要 接口:I 2 C兼容总线或SPI可选。 电流消耗:570μA(典型值)(V DD = 2.8 V),1.3 mA(典型值)(V DD = 5.5 V) 供电电压:2.6 V至5.5 V 检测操...
发表于 04-18 20:26 149次 阅读
LC717A10AR 用于静电电容式触摸传感器的电容数字转换器

LC717A00AR 用于静电电容式触摸传感器的电容数字转换器

00AR是一款用于静电电容式触摸传感器的高性能,低成本电容数字转换器LSI,尤其专注于可用性。它有8通道电容传感器输入。内置逻辑电路可以检测每个输入的状态(ON / OFF)并输出结果。这使其成为各种开关应用的理想选择。在电源激活期间或环境发生变化时,内置逻辑电路会自动执行校准功能。此外,由于配置了参数的初始设置(例如增益),因此当应用推荐的开关模式时,LC717A00AR可以独立运行。此外,由于LC717A00AR具有与I 2 C和SPI总线兼容的串行接口,因此可以根据需要使用外部设备调整参数。此外,8输入电容数据的输出可以作为8位数据被检测和测量。 特性 优势 检测系统:差分电容检测(互电容型) 高灵敏度性能 - 即使戴多层手套,气隙或厚材料 输入电容分辨率:可以检测毫微微法拉顺序中的电容变化 设计友好 - 可以直接连接到熟悉的MCU并执行独立操作 测量间隔(8个差分输入): 18ms(典型值)(初始配置时),3ms(典型值)(最小间隔配置) 自动内置噪音和环境ch ange补偿功能技术 用于测量的外部组件:不需要 电流消耗:320μA(典型值)(V DD = 2.8 V),740μA(...
发表于 04-18 20:26 240次 阅读
LC717A00AR 用于静电电容式触摸传感器的电容数字转换器

LC717A10AJ 用于静电电容式触摸传感器的电容数字转换器

10AJ是一款用于静电电容式触摸传感器的高性能,低成本电容数字转换器LSI,尤其专注于可用性。它有16通道电容传感器输入。这使其成为需要许多开关的产品的理想选择。由于校准功能和ON / OFF的判断是在LSI内部自动执行的,因此可以使开发时间更短。每个输入的检测结果(ON / OFF)可以通过串行接口(I 2 C兼容总线或SPI)读出。此外,每个输入的测量值可以作为8位数字数据读出。此外,可以使用串行接口调整增益和其他参数。 特性 优势 检测系统:差分电容检测(互电容型) 高灵敏度性能 - 即使戴多层手套,气隙或厚材料 输入电容分辨率:可以检测毫微微法拉顺序中的电容变化 设计友好 - 可以直接连接到熟悉的MCU并执行独立操作 测量间隔(16个差分输入) : 30ms(典型值)(初始配置时), 6ms(典型值)(最小间隔配置) 自动内置噪音和环境变化补偿功能技术 用于测量的外部组件:不需要 接口:I 2 C兼容总线或SPI可选。 电流消耗:570μA(典型值)(V DD = 2.8 V),1.3 mA(典型值)(V DD = 5.5 V) 供电电压:2.6 V至5.5 V 检测...
发表于 04-18 20:26 299次 阅读
LC717A10AJ 用于静电电容式触摸传感器的电容数字转换器

LC717A00AJ 用于静电电容式触摸传感器的电容数字转换器

00AJ是一款用于静电电容式触摸传感器的高性能,低成本电容数字转换器LSI,尤其专注于可用性。它有8通道电容传感器输入。内置逻辑电路可以检测每个输入的状态(ON / OFF)并输出结果。这使其成为各种开关应用的理想选择。在电源激活期间或环境发生变化时,内置逻辑电路会自动执行校准功能。此外,由于配置了参数的初始设置(如增益),因此在应用推荐的开关模式时,LC717A00AJ可以独立运行。此外,由于LC717A00AJ具有与I 2 C和SPI总线兼容的串行接口,因此可以在必要时使用外部器件调整参数。此外,8输入电容数据的输出可以作为8位数据被检测和测量。 特性 优势 检测系统:差分电容检测(互电容型) 高灵敏度性能 - 即使戴多层手套,气隙或厚材料 输入电容分辨率:可以检测毫微微法拉顺序中的电容变化 设计友好 - 可以直接连接到熟悉的MCU并执行独立操作 测量间隔(8个差分输入): 18ms(典型值)(初始配置时),3ms(典型值)(最小间隔配置) 自动内置噪音和环境ch ange补偿功能技术 用于测量的外部组件:不需要 电流消耗:320μA(典型值)(V DD = 2.8 V),740μA(典...
发表于 04-18 20:26 251次 阅读
LC717A00AJ 用于静电电容式触摸传感器的电容数字转换器

TPD2E001-NM 用于高速数据接口的低电容2通道+/- 15kV ESD保护阵列

信息描述 The TPD2E001 is a two-channel Transient Voltage Suppressor (TVS) based Electrostatic Discharge (ESD) protection diode array. The TPD2E001 is rated to dissipate ESD strikes at the maximum level specified in the IEC 61000-4-2 Level 4 international standard.The DRS package (3.00 mm × 3.00 mm) is also available as a non-magnetic package for medical imaging applications.See also TPD2E2U06DRLR which is p2p compatible to TPD2E001DRLR and offers higher IEC ESD Protection, lower clamping voltage, and eliminates the input capacitor requirement.特性IEC 61000-4-2 ESD Protection (Level 4) ±8-kV Contact Discharge ±15-kV Air-Gap Discharge IO Capacitance: 1.5 pF (Typ) Low Leakage Current: 1 nA (Maximum) Low Supply Current: 1 nA 0.9 V to 5.5 V Supply-Voltage Range Space-Saving DRL, DRY, and QFN Package Options Alternate 3, 4, 6-Channel options Available: TPD3E001, TPD4E001,...
发表于 04-18 20:04 112次 阅读
TPD2E001-NM 用于高速数据接口的低电容2通道+/- 15kV ESD保护阵列

LA5797MC 用于可变电容二极管的电荷泵升压电源

信息 LA5797MC是可变电容二极管的电荷泵升压电源。 使用电荷泵,无需线圈。 合并了时基发生器(140kHz)。 内置热关断电路。
发表于 04-18 19:04 76次 阅读
LA5797MC 用于可变电容二极管的电荷泵升压电源