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电磁干扰EMI中电子设备产生的干扰信号通过导线或公共电源线传输,相互干扰称为传导干扰。 传导干扰会给很多电子工程师带来困惑,如何解决传导干扰? 如果寻找方法,就会发现传导噪声其实很容易解决。 只要增加电源输入电路的EMC滤波器的节数,适当调整各节滤波器的参数,基本上就能满足要求。 以下说明的8个对策是为了解决传导干扰的问题。

对策一:尽量减少每个回路的有效面积

EMC测试工程师(总设计师太让人失望了)-冯金伟博客园

图1电路电流引起的传导噪声

有传导干扰分差模干扰DI和共模干扰CI两种。 首先,让我们来看看传导干扰是如何发生的。 如图1所示,电路电流产生传导噪声。 这里面有好几个电路电流。 各个电路可以认为是感应线圈,或者变压器线圈的一次、二次。 一个电路中流过电流,另一个电路就会产生感应电动势,产生噪声。 减少干扰的最有效方法是尽量减少各电路的有效面积。

对策二:屏蔽、减小各电流回路面积及带电导体的面积和长度

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图2屏蔽、减小各电流电路的面积和带电导体的面积和长度

如图2所示,e1、e2、e3、e4是基于磁场环路感应的差动模式干涉信号; e5、e6、e7、e8是磁场对地电路感应产生的共模噪声信号。 共模信号的一端是整个基板,另一端是大地。 基板中的通用端子不能称为接地。 请勿将通用端子连接到外壳上。 除非外壳与大地相连,否则公共端子与外壳相连,辐射天线的有效面积增大,共模辐射干扰更严重。 降低辐射噪声的方法,一个是屏蔽,另一个是缩小各个电流回路的面积(磁场噪声),以及减小带电导体的面积和长度(电场噪声)。

对策三:对变压器进行磁屏蔽、尽量减少每个电流回路的有效面积

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图3变压器漏磁对电路的电磁感应

如图3所示,在所有的电磁感应噪声中,变压器的漏感引起的噪声最严重。 如果将变压器的漏感视为变压器感应线圈的一次,则其他电路可以认为是变压器的二次,因此在变压器周围的电路中会感应产生干扰信号。 减少噪声的方法是一方面磁屏蔽变压器,另一方面尽量减少每个电流电路的有效面积。

对策四:用铜箔对变压器进行屏蔽

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减少图4线路的EMI

如图4所示,对变压器的屏蔽主要是减少变压器的漏磁导致的对周边电路的电磁感应噪声和对外部的电磁辐射噪声的产生。 原理上,非磁导率材料对漏磁通没有直接屏蔽作用,但铜箔是良导体,是交变漏磁通通过铜箔时产生的

涡流,而涡流产生的磁场方向正好与漏磁通的方向相反,部分漏磁通就可以被抵消,因此,铜箔对磁通也可以起到很好的屏蔽作用。

对策五:采用双线传输和阻抗匹配

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图5 减少线路中的EMI

如图5所示,两根相邻的导线,如果电流大小相等,电流方向相反,则它们产生的磁力线可以互相抵消。对于干扰比较严重或比较容易被干扰的电路,尽量采用双线传输信号,不要利用公共地来传输信号,公共地电流越小干扰越小。当导线的长度等于或大于四分之一波长时,传输信号的线路一定要考虑阻抗匹配,不匹配的 传输线会产生驻波,并对周围电路产生很强的辐射干扰。

对策六:减小电流回路的面积

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图6 减小电流回路的面积

如图6所示,磁场辐射干扰主要是流过高频电流回路产生的磁通窜到接收回路中产生的,因此,要尽量减小流过高频电流回路的面积和接收回路的面积。式 中:e1、 Φ1、S1、B1分别为辐射电流回路中产生的电动势、磁通、面积、磁通密度; e2、 Φ2、S2、B2分别为辐射电流回路中产生的电动势、磁通、面积、磁通密度。

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图7 电流回路辐射的详解

下面以图7示意,对电流回路辐射进行详解。如图,S1为整流输出滤波回路,C1为储能滤波电容,i1为回路高频电流,此电流在所有的电流回路中最大,其产生的磁场干扰也最严重,应尽量减小S1的面积。

在S2回路中,基本上没有高频回路电流,∆I2主要是电源纹波电流,高频成分相对很小,所以S2的面积大小基本上不需要考虑。 C2为储能滤波电容,专门为负载R1提供能量,R1、R2不是单纯的负载电阻,而是高频电路负载,高频电流i3基本上靠C2提供,C2的位置相对来说非常重要,它的连接位置应该考虑使S3的面积最小,S3中还有一个∆I3,它主要是电源纹波电流,也有少量高频电流成份。 在 S4回路中,基本上也没有高频回路电流,∆I4主要为电源纹波电流,高频成分相对很小,所以S4的面积大小基本上也不需要考虑。 S5回路的情况基本上与S3回路相同,i5的电流回路面积也应要尽量的小。

对策七:不要采用多个回路串联供电

图7中的几个电流回路,互相串联在一起进行供电,很容易产生电流共模干扰,特别是在高频放大电路中,会产生高频噪音。电流共模干扰的原因是: ∆I2 = ∆I3+ ∆I4+ ∆I5

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图8 不要采用多个回路串联供电

而图8中各个电流回路,互相分开,采用并联供电,每个电流回路都是独立的,不会产生电流共模干扰。

对策八:避免干扰信号在电路中产生谐振

 

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图9 共模天线的一极是整个线路板,另一极是连接电缆中的地线

如图9所示,共模天线的一极是整个线路板,另一极是连接电缆中的地线。要减小辐射干扰最有效的方法是对整个线路板进行屏蔽,并且外壳接地。电场辐射干扰的 原因是高频信号对导体或引线进行充电,应该尽量减小导体的长度和表面积。磁场干扰的原因是在导体或回路中有高频电流流过,应该尽量减小线路板中电流回路的 长度和面积。频率越高,电磁辐射干扰就越严重;当载流体的长度可以与信号的波长比拟时,干扰信号辐射将增强。

当载流体的长度正好等于干扰信号四分之一波长的整数倍的时候,干扰信号会在电路中产生谐振,这时辐射干扰最强,这种情况应尽量避免。

看到这里,是否觉得按此八步走,传导干扰尽在掌握之中?最后附上各种干扰脉冲波形的频谱供大家参考(如图10)。任何一个非正弦波都可以看成是非常多个上升和下降速率不同的信号(或不同频率的正弦波)相互迭加而成,电磁辐射强度与电压或电流的变化速率成正比。

各种干扰脉冲波形的频谱:

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 图10 各种干扰脉冲波形的频谱

内容整理自网络

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