消灭EMC三大利器的原理详细分析

RF与EMC小助手 2017-12-01 10:12 次阅读

滤波电容器、共模电感、磁珠在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。

使用片式磁珠还是片式电感主要还在于实际应用场合。在谐振电路中需要使用片式电感。而需要消除不需要的EMI噪声时,使用片式磁珠是最佳的选择。 片式磁珠和片式电感的应用场合: 片式电感: 射频(RF)和无线通讯,信息技术设备,雷达检波器,汽车电子,蜂窝电话,寻呼机,音频设备,PDAs(个人数字助理),无线遥控系统以及低压供电模块等。片式磁珠: 时钟发生电路,模拟电路和数字电路之间的滤波,I/O输入/输出内部连接器(比如串口,并口,键盘,鼠标,长途电信,本地局域网),射频(RF)电路和易受干扰的逻辑设备之间,供电电路中滤除高频传导干扰,计算机,打印机,录像机(VCRS),电视系统和手提电话中的EMI噪声抑止。

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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MUX508和MUX509(MUX50x)是现代互补金属氧化物半导体(CMOS)模拟多路复用器(mux).MUX508提供8:1单端通道,而MUX509提供4:1差分通道或双4:1单端通道。 MUX508和MUX509在双电源(±5V至±18V)或单电源(10V至36V)供电时均能正常运行。两种器件在由对称电源(如V DD = 12V,V SS = -12V)和非对称电源(如V DD = 12V,V SS = -5V)供电时也能保证优异性能。所有数字输入具有兼容晶体管 - 晶体管逻辑电路(TTL)的阈值。当器件在有效电源电压范围内运行时,该阈值可确保TTL和CMOS逻辑电路的兼容性。 MUX508和MUX509这两款多路复用器的导通和关断泄漏电流都非常低,因此能够以最小误差切换高输入阻抗源信号。该器件的电源电流低至45μA,因此适用于便携式进行VTT放电。 特性 低导通电容 MUX508:9.4pF MUX509:6.7pF 低输入泄漏电流:10pA 低电荷注入:0.3pC 轨到轨运行 宽电源电压范围:±5V至±18V或10V至36V 低导通电阻:125Ω 转换时间:92ns 先断后合开关操作 EN引脚与V DD 相连 逻辑电平:2V至V DD 低电源电流:45μA 人体放电...

发表于 09-03 14:32 0次 阅读
MUX508 36V 低电容、低泄漏电流、精密模拟多路复用器

MUX509 36V 低电容、低泄漏电流、精密模拟多路复用器

MUX508和MUX509(MUX50x)是现代互补金属氧化物半导体(CMOS)模拟多路复用器(mux).MUX508提供8:1单端通道,而MUX509提供4:1差分通道或双4:1单端通道。 MUX508和MUX509在双电源(±5V至±18V)或单电源(10V至36V)供电时均能正常运行。两种器件在由对称电源(如V DD = 12V,V SS = -12V)和非对称电源(如V DD = 12V,V SS = -5V)供电时也能保证优异性能。所有数字输入具有兼容晶体管 - 晶体管逻辑电路(TTL)的阈值。当器件在有效电源电压范围内运行时,该阈值可确保TTL和CMOS逻辑电路的兼容性。 MUX508和MUX509这两款多路复用器的导通和关断泄漏电流都非常低,因此能够以最小误差切换高输入阻抗源信号。该器件的电源电流低至45μA,因此适用于便携式进行VTT放电。 特性 低导通电容 MUX508:9.4pF MUX509:6.7pF 低输入泄漏电流:10pA 低电荷注入:0.3pC 轨到轨运行 宽电源电压范围:±5V至±18V或10V至36V 低导通电阻:125Ω 转换时间:92ns 先断后合开关操作 EN引脚与V DD 相连 逻辑电平:2V至V DD 低电源电流:45μA 人体放电...

发表于 09-03 14:28 0次 阅读
MUX509 36V 低电容、低泄漏电流、精密模拟多路复用器

MUX36D08 36V、低电容、低电荷注入、高精度模拟复用器

MUX36S16和MUX36D08(MUX36xxx)是现代互补金属氧化物半导体(CMOS)模拟多路复用器(mux).MUX36S16提供16:1单端通道,而MUX36D08提供8:1差分通道或双8:1单端通道.MUX36S16和MUX36D08在由双电源(±5V至±18V)或单电源(10V至36V)供电时均能正常运行。器件在由对称电源(如V DD = 12V,V SS = -12V)和非对称电源(如V DD = 12V, V SS = -5V)供电时也能保证优异性能。所有数字输入具有兼容晶体管 - 晶体管逻辑电路(TTL)的阈值。当器件在有效电源电压范围内运行时,该阈值可保证TTL和CMOS逻辑电路的兼容性。 MUX36S16和MUX36D08的导通和关断泄漏电流较低,允许此类多路复用器以最小误差转换高输入阻抗源传输的信号。电源电流低至45μA,支持其应用于便携式应用。 特性 低导通电容 MUX36S16:13.5pF MUX36D08:8.7pF 低泄漏电流:1pA的 低电荷注入:0.31pC 轨到轨运行 宽电源电压范围:±5V至±18V或10V至36V 低导通电阻:125Ω 转换时间:85ns 先断后合开关操作 EN引脚与V DD 相连 逻辑电平:2V至V DD 低电源电流:4...

发表于 09-03 11:27 28次 阅读
MUX36D08 36V、低电容、低电荷注入、高精度模拟复用器

MUX507 MUX50x 36V 低电容、低电荷注入、精密模拟多路复用器

MUX506和MUX507(MUX50x)是现代互补金属氧化物半导体(CMOS)模拟多路复用器(MUX).MUX506提供16:1单端通道,而MUX507提供8:1差分通道或双8:1单端通道.MUX506和MUX507在由双电源(±5V至±18V)或单电源(10V至36V)供电时均能正常运行。器件在由对称电源(如V DD = 12V,V SS = -12V)和非对称电源(如V DD = 12V, V SS = -5V)供电时也能保证优异性能。所有数字输入具有兼容晶体管 - 晶体管逻辑电路(TTL)的阈值。当器件在有效电源电压范围内运行时,该阈值可保证TTL和CMOS逻辑电路的兼容性。 MUX507和MUX507的导通和关断泄漏电流较低,允许此类多路复用器以最小误差转换高输入阻抗源传输的信号。电源电流低至45μA,支持其应用于功耗敏感型应用。 特性 低导通电容 MUX506:13.5pF MUX507:8.7pF 低输入泄漏:1pA的 低电荷注入:0.31pC 轨到轨运行 宽电源电压范围:±5V至±18V或10V至36V 低导通电阻:125Ω 转换时间:97ns 先断后合开关操作 EN引脚与V DD 相连 逻辑电平:2V至V DD 低电源电流:45μA ESD保护HBM:20...

发表于 09-03 11:24 33次 阅读
MUX507 MUX50x 36V 低电容、低电荷注入、精密模拟多路复用器