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电磁干扰抑制技术全面概述

2017年03月02日 11:40 次阅读

提起电磁干扰(EMI)这个词,人们或许还感陌生,但EMI的影响却是几乎每个人都曾身经历过的。例如,观看电视时,附近有人使用电钻、电吹风等电器,会使电视画面出现雪花点,所声器里发出剌耳的噪声……这类现象人们早已司空见惯、习以为常了,但是电磁干扰的危害却远不止如此。事实上,电磁干扰已使民航系统失效、通信不畅、计算机运行错误、自控设备误动作等,甚至危及人身安全。因此,加强电磁容性(EMC)知识的普及,提高EMI抑制技术,已成为当务之急。

所谓电磁兼容性是指电子线路、系统相互不影响,在电磁方面相互兼容的状态。对于EMC技术的研究,国外是从本世纪三十年代开始的,一些国家和国际组织如美国联邦通信委员会(FCC),德国电气电子工程师协会(VDE)、国际无线电干扰特别委员会(CISPR)等先后制定了一些指导性文件和规程,目前已形成一套较完整的体系,并得到严格遵守,美国计算机业即全面执行FCC规程。我国电磁兼容性工作起步较 步较晚,相关标准自八十年代才陆续出台,应用方面则由于缺乏经验和技术而举步艰难。如何尽快赶上国际先进水平,使我国电子产品能满足日益迫切的国内需求并在国际市场占一席之地,已成为为大家关心的重大课题。本文愿就电磁干扰抑制技术谈一点浅见,抛砖引玉,与各位共同切磋。

电磁干扰的定义,是指由外部噪声和无用电磁波在接收中所造成的骚扰。一个系统或系统内某一线路受电磁干扰程度可以表示为如下关系式:

N=G&TImes;C/I

G:噪声源强度;

C:噪声通过某种途径传到受干扰处的耦合因素;

I:受干扰电路的敏感程度。

G、C、I这三者构成电磁干扰三要素。电磁干扰抑制技术就是围绕这三要素所采取的各种措施,归纳起来就是三条:一、抑制电磁干扰源;二、切断电磁干扰耦合途径;三、降低电磁敏感装置的敏感性。下面就这三方面分别作出介绍。

一、抑制干扰源

要想掏干扰源,首先必须确定何处是干扰源,在越靠近干扰源的地方采取措施,抑制效果越好。一般来说,电流电压剧变即di/dt或du/dt大的地方就是干扰源;具体来说继电器开合、电容充电、电机运转、集成电路开关工作等都可能成为干扰源。另外,市电电源也并非理想的50Hz正弦波,而是充满各种频率噪声,是个不可忽视的干扰源。抑制方法可以采用低噪声电路、瞬态抑制电路、旋转装置抑制电路、稳压电路等;器件的选择则尽可能采用低噪声、高频特性好、稳定性高的电子元件。要注意,抑制电路中不适当的器件选择可能会产生新的干扰源。

二、切断电磁干扰耦合途径

电磁干扰耦合途径主要为传导和辐射两种。噪声经导线直接耦合到电路中最常见的。抑制传导干扰的主要措施是串接滤波器。滤波器分为低通(LPF)、高通(HPE)、带通(BPF)、带阻(BEF)四种,根据信号与噪声频率的差别选择不同类型的滤波器。如果噪声频率远高于信号频率,常采用LC低通滤波器,这种滤波器结构简单,滤除噪声效果也较好。但是对于军用或TEMPEST技术以及要求较高的民用产品,则必须采用穿心式滤波器。

穿心式滤波器(Feed-thruFilters)也称为穿越式滤波器,电路结构有 C型、T型和LC型,其特点在于高频特性优良,可工作在1GHz以上。这是其“同轴”性质决定的,由于它无寄生电感,提高了自谐频率。穿心式滤波器体积小、重量轻,允许电流大大,可广泛用于各种不同场合。

对于通过供电电源线传导的噪声可以用电源滤波器来滤除。只符合VDE0871标准的电源滤波器在30K-30MHZ范围内插入损耗为20-100dB。电源滤波器不仅可以接在电网输入处,也可接在噪声源电路的输出处,以抑制噪声输出,而且交直流两用。电源滤波器端口分高阻和低阻两端,应根据输入及负载阻抗不同来选择正确的接法。连接的原则是依照阻抗最失配,即高阻输入端接滤滤器阻端,低阻负载端接滤波器高阻端;反之亦然。

对传输线路及印刷电路板的布线设计,应注意进线与出线、信号线与电源线尽量分开。对于重点线路可采用损耗线滤波器、三端子电容、磁环等器件进行干扰抑制。对于接口端,国外有带滤波的D型、圆形、方形连接器产品,这类连接器是在普通连接器上加装电容或电感,构成滤波电路,其特点是不占用。PCB空间,不增加体积,这对于现代元件高密度设计极为重要。最近,国内也有厂家生产,质量不低于国外水平,可以替代进口。

对于辐射干扰,主要措施是采用屏蔽技术和分层技术。屏蔽技术是一门科学,选择适当的屏蔽材料,在适当的位置屏蔽,对屏蔽效果至关重要。尤其是屏蔽室的设计。可供选择的屏蔽材料种类繁多,有各种金属板、指形铍铜合金簧片、铜丝网、编织铜带、导电橡胶、导电胶、导电玻璃等等。应根据需要选择。屏蔽室的设计应充分考虑门窗、通风口、进出线口的屏蔽与搭接。除静电屏蔽外,还需考虑磁屏蔽以及接地和接大地技术。

三、降低电磁敏感装置的敏感度

电磁敏感装置的敏感是一柄双刃剑;一方面人们希望接收装置灵敏度高,以提高对信号的接收能力;另一方面,灵敏高受噪声影响的可能性也就越大。因此,根据具体情况采用降额设计、避设计、网络钝化、功能钝化等方法是解决问题的办法。

综上所述,对于电磁干扰的抑制方法很多,可以选择一种或多种综合运用。但不论选择什么方法都应从设计之初就着手系统电磁兼容性的考虑,而不是亡羊补牢。据报道,若在产品开始研制时即进行电磁兼容设计,大约90%的传导和辐射干扰都可以得到控制。根据可靠性、安全性、质量要求、环境控制、效/费权衡,选择适当的电磁干扰抑制技术,这就是电磁兼容性的研究内容。

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发表于 2017-11-01 17:14 523次阅读
电磁干扰的定义_电磁干扰原理

电磁干扰的危害及电磁干扰产生的不良后果

电磁干扰的产生及危害当不希望的电压和电流影响设备性能时,称之为存在电磁干扰,这些电压和电流可以通过传...

发表于 2017-11-01 16:48 2542次阅读
电磁干扰的危害及电磁干扰产生的不良后果

电磁干扰的三要素

 电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)是干扰电缆信号并降低信...

发表于 2017-11-01 16:39 534次阅读
电磁干扰的三要素

对于PCB上的表层走线,有着大学问!

很多人对于PCB走线的参考平面感到迷惑,经常有人问:对于内层走线,如果走线一侧是VCC,另一侧是GN...

发表于 2017-11-01 08:57 3923次阅读
对于PCB上的表层走线,有着大学问!

共模电感原理_emi简述

共模电感(Common mode Choke),也叫共模扼流圈,常用于电脑的开关电源中过滤共模的电磁...

发表于 2017-10-30 09:29 650次阅读
共模电感原理_emi简述

如何使充电器满足EMI的标准

本文首先介绍了关于EMI 常规知识以及在开关电源中使用的各种缓冲吸引电路。然后介绍了在EMI中和传导...

发表于 2017-10-24 11:42 7018次阅读
如何使充电器满足EMI的标准

来讲讲ESD是什么以及ESD进入电子设备的过程

许多产品设计工程师通常在产品进入到生产环节时才着手考虑抗静电释放(ESD)的问题。如果电子设备不能通...

发表于 2017-10-18 11:17 4912次阅读
来讲讲ESD是什么以及ESD进入电子设备的过程

有关PCB布局布线方面疑难问题,都全了!

然有很多软件可以实现PCB自动布局布线,但是随着信号频率不断提升,很多时候,工程师需要了解有关PCB...

发表于 2017-10-18 08:52 2639次阅读
有关PCB布局布线方面疑难问题,都全了!

为什么说地环路干扰是一种较常见干扰现象

发现这些细节,拯救电路很多人都一样,我们很多工程师在完成一个项目后,发现整个项目大部分的时间都花在“...

发表于 2017-10-17 06:44 7640次阅读
为什么说地环路干扰是一种较常见干扰现象

究竟覆铜是“利大于弊”还是“弊大于利”?

覆铜作为PCB设计的一个重要环节,不管是国产的PCB设计软件,还是国外的Protel,altium ...

发表于 2017-10-02 06:08 4011次阅读
究竟覆铜是“利大于弊”还是“弊大于利”?

RF设计参数指南,射频工程师收藏版

S参数测量是射频设计过程中的基本手段之一。S参数将元件描述成一个黑盒子,并被...你懂S参数吗? 请...

发表于 2017-09-28 09:16 4803次阅读
RF设计参数指南,射频工程师收藏版

EMI中和传导相关共模及差模电流产生原理

在开关电源中,功率器件高频开通关断的操作导致电流和电压的快速的变化是产生EMI的主要原因

发表于 2017-09-22 07:32 4874次阅读
EMI中和传导相关共模及差模电流产生原理

抗干扰设计,基本要素离不开这三个

形成干扰的基本要素有三个:(1)干扰源,指产生干扰的元件、设备或信号,用数学语言描述如下:du/dt...

发表于 2017-09-07 15:07 7888次阅读
抗干扰设计,基本要素离不开这三个

Molex推出第二代HOZOX HF2 EMI噪...

Molex 推出用于包裹在电缆和其他高频设备信外部的新一代高性能 HOZOX HF2EMI(电磁干扰...

发表于 2017-08-29 11:23 548次阅读
Molex推出第二代HOZOX HF2 EMI噪...

五大开关电源EMI设计经验总结

开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等,外部环境对开关电源的干扰主要来...

发表于 2017-07-18 15:45 1827次阅读
五大开关电源EMI设计经验总结

Maxim面向外部照明和高级安全应用推出车载LE...

中国,北京—2017年6月14日—Maxim宣布推出MAX20078同步降压、高亮度LED控制器,是...

发表于 2017-06-15 14:22 229次阅读
Maxim面向外部照明和高级安全应用推出车载LE...

变频器干扰的解决方法,如何解决变频器的电磁干扰

变频器(Variable-frequency Drive,VFD)是应用变频技术与微电子技术,通过改...

发表于 2017-05-15 09:09 2026次阅读
变频器干扰的解决方法,如何解决变频器的电磁干扰

EMI一致性到底有多重要?四种方法教你正确排查E...

在低频段,系统中的电路节点阻抗可能变化很大;此时要求一定的电路或实验知识,以确定H场或E场能否提供最...

发表于 2017-05-08 15:29 1529次阅读
EMI一致性到底有多重要?四种方法教你正确排查E...

浅析单片机封装中的EMI抑制

对于EMI的控制渗透在电路设计的每一个角落当中,在IC芯片的封装当中也有针对EMI进行预防的方法,本...

发表于 2017-04-26 16:51 599次阅读
浅析单片机封装中的EMI抑制

汽车内电磁干扰现象与减小汽车对无线电干扰的措施

汽车产生电磁干扰的源,不单纯是点火系统,应用于车辆上的各种电子电器设备也同样产生电磁干扰。干扰不但对...

发表于 2017-04-21 09:02 767次阅读
汽车内电磁干扰现象与减小汽车对无线电干扰的措施

PowerLab 笔记:如何避免传导 EMI 问...

大部分传导 EMI 问题都是由共模噪声引起的。而且,大部分共模噪声问题都是由电源中的寄生电容导致的。...

发表于 2017-04-18 14:34 186次阅读
PowerLab 笔记:如何避免传导 EMI 问...

4 个基本技巧帮助您避免传导 EMI 问题

以下这 4 个基本技巧可帮助您减少涉及 EMI 合规性时为您带来的烦恼。当然,EMI 主题非常广泛,...

发表于 2017-04-18 14:23 220次阅读
4 个基本技巧帮助您避免传导 EMI 问题

比较优秀的EMC测试方案,具体有哪些?

电磁兼容(EMC)是对电子产品在电磁场方面干扰大小(EMI)和抗干扰能力(EMS)的综合评定,是产品...

发表于 2017-04-12 09:35 2299次阅读
比较优秀的EMC测试方案,具体有哪些?

TI闭环放大器显著减少D类音频放大器EMI

设计人员经常选择D类音频放大器来驱动电视机(TV)、Bluetooth音箱和笔记本电脑等各种中等功率...

发表于 2017-04-08 06:58 287次阅读
TI闭环放大器显著减少D类音频放大器EMI

自制雷电检测器来了解 EMI

九月份,亚利桑那州南部的季风季节刚刚结束。每年这段时间都会出现短暂而猛烈的风暴,并伴有大量雷电。这是...

发表于 2017-04-08 03:21 360次阅读
自制雷电检测器来了解 EMI