本文將分析電子產(chǎn)品中的電磁發(fā)射和磁場干擾的產(chǎn)生機理,并介紹了有效抑制和防止干擾的各種技術(shù)措施。
電子電氣產(chǎn)品在正常工作時,同時向周圍空間輻射電磁騷擾, 在輻射的騷擾場強往往在某些頻率段超過限值將會影響周圍電子設(shè)備和自身的正常工作。因此了解超標的原因和電磁發(fā)射和磁場干擾的抑制方法,對產(chǎn)品電磁兼容性(EMC)設(shè)計十分重要。
01
電磁發(fā)射和磁場干擾的產(chǎn)生機理
1)電磁發(fā)射
各種數(shù)字電路芯片和高頻模擬電路芯片運行過程中,因PCB走線或產(chǎn)品各部分連線的設(shè)計不合理而產(chǎn)生天線效應(yīng),發(fā)出電磁波引起的射頻干擾。當電磁波能量達到一定值時,將會影響周圍電子設(shè)備和自身的正常工作。
2)磁場干擾
產(chǎn)品內(nèi)部的電源線和高頻工作的電感性元件工作時產(chǎn)生的磁場通過輻射方式干擾產(chǎn)品運行,造成的工作紊亂。
02
電子產(chǎn)品的電磁發(fā)射及其抑制
在電子產(chǎn)品中,數(shù)字電路芯片端口信號跳變沿的頻率可達數(shù)百兆赫茲,有些模擬電路信號頻率達到兆赫茲以上,這些數(shù)字或模擬信號都可能通過導(dǎo)線傳導(dǎo)干擾或向空中輻射干擾,影響電子設(shè)備自身并干擾其他電子設(shè)備。抑制電磁發(fā)射的基本措施有以下方法。
2.1 降低干擾信號的能量
1)在不影響產(chǎn)品整體工作性能的前提下,減小數(shù)字信號的跳變速率或降低數(shù)字信號的傳輸速度;
2)采用貼片元件,縮短高頻工作芯片的外引腳,減小傳輸高頻信號走線的長度,可抑制天線效應(yīng),減少高頻信號輻射能量。
2.2 隔離干擾信號的傳播途徑
在電子設(shè)備中接地是抑制電磁噪聲和防止電磁干擾重要方法之一。最簡單有效的隔離方法是屏蔽,也稱“屏蔽接地”,指為抑制干擾而采用的屏蔽層(體)的接地,以起到良好的抗干擾作用。常用的屏蔽有3種方法:
1)采用導(dǎo)磁金屬材料外殼封裝,外殼可靠接地(大地);
2)容易產(chǎn)生高頻輻射的局部電路或IC芯片加金屬屏蔽罩,屏蔽罩接信號地;
3)電路板中傳輸高速數(shù)字信號或高頻模擬信號的走線兩側(cè)敷銅并接信號地,實現(xiàn)與其他信號線的隔離。
2.3 濾波
濾波器既可抑制從電子設(shè)備引出的傳導(dǎo)干擾,又能抑制從電網(wǎng)引入的傳導(dǎo)干擾。EMI(電磁干擾)濾波器主要是用于抑制干擾的濾波器。EMI濾波器由線性元件電路組成,安裝在電源線與電子設(shè)備之間。它可使電源頻率通過,而阻止高頻噪聲通過,對提高設(shè)備的可靠性有重要作用。
1)直接在電路芯片電源引腳間接入去耦電容或去耦電阻電容,濾除通過電源走線進入芯片的高頻干擾信號;
2)在產(chǎn)品交流220 V電源輸入端設(shè)置電源濾波器,防止產(chǎn)品工作時產(chǎn)生的高頻干擾進入電網(wǎng)。
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