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EMI傳導(dǎo)干擾的8大絕招

 

電磁干擾EMI中電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾信號是通過導(dǎo)線或公共電源線進(jìn)行傳輸，互相產(chǎn)生干擾稱為傳導(dǎo)干擾。傳導(dǎo)干擾給不少電子工程師帶來困惑，如何解決傳導(dǎo)干擾?找對方法，你會發(fā)現(xiàn)，傳導(dǎo)干擾其實(shí)很容易解決，只要增加電源輸入電路中EMC濾波器的節(jié)數(shù)，并適當(dāng)調(diào)整每節(jié)濾波器的參數(shù)，基本上都能滿足要求，第七屆電路保護(hù)與電磁兼容研討會主辦方總結(jié)八大對策，以解決對付傳導(dǎo)干擾難題。

對策一：盡量減少每個(gè)回路的有效面積

傳導(dǎo)干擾分差模干擾DI和共模干擾CI兩種。先來看看傳導(dǎo)干擾是怎么產(chǎn)生的。如圖1所示，回路電流產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾。這里面有好幾個(gè)回路電流，我們可以把每個(gè)回路都看成是一個(gè)感應(yīng)線圈，或變壓器線圈的初、次級，當(dāng)某個(gè)回路中有電流流過時(shí)，另外一個(gè)回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，從而產(chǎn)生干擾。減少干擾的有效方法就是盡量減少每個(gè)回路的有效面積。

對策二：屏蔽、減小各電流回路面積及帶電導(dǎo)體的面積和長度

如圖2 所示，e1、e2、e3、e4為磁場對回路感應(yīng)產(chǎn)生的差模干擾信號;e5、e6、e7、e8為磁場對地回路感應(yīng)產(chǎn)生的共模干擾信號。共模信號的一端是整個(gè)線路板，另一端是大地。線路板中的公共端不能算為接地，不要把公共端與外殼相接，除非機(jī)殼接大地，否則，公共端與外殼相接，會增大輻射天線的有效面積，共模輻射干擾更嚴(yán)重。降低輻射干擾的方法，一個(gè)是屏蔽，另一個(gè)是減小各個(gè)電流回路的面積(磁場干擾)，和帶電導(dǎo)體的面積及長度(電場干擾)。

對策三：對變壓器進(jìn)行磁屏蔽、盡量減少每個(gè)電流回路的有效面積

如圖3所示，在所有電磁感應(yīng)干擾之中，變壓器漏感產(chǎn)生的干擾是嚴(yán)重的。如果把變壓器的漏感看成是變壓器感應(yīng)線圈的初級，則其它回路都可以看成是變壓器的次級，因此，在變壓器周圍的回路中，都會被感應(yīng)產(chǎn)生干擾信號。減少干擾的方法，一方面是對變壓器進(jìn)行磁屏蔽，另一方面是盡量減少每個(gè)電流回路的有效面積。

對策四：用銅箔對變壓器進(jìn)行屏蔽

如圖4所示，對變壓器屏蔽，主要是減小變壓器漏感磁通對周圍電路產(chǎn)生電磁感應(yīng)干擾，以及對外產(chǎn)生電磁輻射干擾。從原理上來說，非導(dǎo)磁材料對漏磁通是起不到直接屏蔽作用的，但銅箔是良導(dǎo)體，交變漏磁通穿過銅箔的時(shí)候會產(chǎn)生渦流，而渦流產(chǎn)生的磁場方向正好與漏磁通的方向相反，部分漏磁通就可以被抵消，因此，銅箔對磁通也可以起到很好的屏蔽作用。

對策五：采用雙線傳輸和阻抗匹配

如圖5所示，兩根相鄰的導(dǎo)線，如果電流大小相等，電流方向相反，則它們產(chǎn)生的磁力線可以互相抵消。對于干擾比較嚴(yán)重或比較容易被干擾的電路，盡量采用雙線傳輸信號，不要利用公共地來傳輸信號，公共地電流越小干擾越小。當(dāng)導(dǎo)線的長度等于或大于四分之一波長時(shí)，傳輸信號的線路一定要考慮阻抗匹配，不匹配的傳輸線會產(chǎn)生駐波，并對周圍電路產(chǎn)生很強(qiáng)的輻射干擾。

對策六：減小電流回路的面積

如圖6所示，磁場輻射干擾主要是流過高頻電流回路產(chǎn)生的磁通竄到接收回路中產(chǎn)生的，因此，要盡量減小流過高頻電流回路的面積和接收回路的面積。式中：e1、 Φ1、S1、B1分別為輻射電流回路中產(chǎn)生的電動(dòng)勢、磁通、面積、磁通密度; e2、 Φ2、S2、B2分別為輻射電流回路中產(chǎn)生的電動(dòng)勢、磁通、面積、磁通密度。

下面以圖7示意，對電流回路輻射進(jìn)行詳解。如圖，S1為整流輸出濾波回路，C1為儲能濾波電容，i1為回路高頻電流，此電流在所有的電流回路中大，其產(chǎn)生的磁場干擾也嚴(yán)重，應(yīng)盡量減小S1的面積。

在S2回路中，基本上沒有高頻回路電流，?I2主要是電源紋波電流，高頻成分相對很小，所以S2的面積大小基本上不需要考慮。 C2為儲能濾波電容，專門為負(fù)載R1提供能量，R1、R2不是單純的負(fù)載電阻，而是高頻電路負(fù)載，高頻電流i3基本上靠C2提供，C2的位置相對來說非常重要，它的連接位置應(yīng)該考慮使S3的面積小，S3中還有一個(gè)?I3，它主要是電源紋波電流，也有少量高頻電流成份。 在 S4回路中，基本上也沒有高頻回路電流，?I4主要為電源紋波電流，高頻成分相對很小，所以S4的面積大小基本上也不需要考慮。 S5回路的情況基本上與S3回路相同，i5的電流回路面積也應(yīng)要盡量的小。

對策七：不要采用多個(gè)回路串聯(lián)供電

圖 7中的幾個(gè)電流回路，互相串聯(lián)在一起進(jìn)行供電，很容易產(chǎn)生電流共模干擾，特別是在高頻放大電路中，會產(chǎn)生高頻噪音。電流共模干擾的原因是： ?I2 = ?I3+ ?I4+ ?I5

而圖8中各個(gè)電流回路，互相分開，采用并聯(lián)供電，每個(gè)電流回路都是獨(dú)立的，不會產(chǎn)生電流共模干擾。

對策八：避免干擾信號在電路中產(chǎn)生諧振

如圖9所示，共模天線的一極是整個(gè)線路板，另一極是連接電纜中的地線。要減小輻射干擾有效的方法是對整個(gè)線路板進(jìn)行屏蔽，并且外殼接地。電場輻射干擾的原因是高頻信號對導(dǎo)體或引線進(jìn)行充電，應(yīng)該盡量減小導(dǎo)體的長度和表面積。磁場干擾的原因是在導(dǎo)體或回路中有高頻電流流過，應(yīng)該盡量減小線路板中電流回路的長度和面積。頻率越高，電磁輻射干擾就越嚴(yán)重;當(dāng)載流體的長度可以與信號的波長比擬時(shí)，干擾信號輻射將增強(qiáng)。

當(dāng)載流體的長度正好等于干擾信號四分之一波長的整數(shù)倍的時(shí)候，干擾信號會在電路中產(chǎn)生諧振，這時(shí)輻射干擾強(qiáng)，這種情況應(yīng)盡量避免。

看到這里，是否覺得按此八步走，傳導(dǎo)干擾盡在掌握之中?后附上各種干擾脈沖波形的頻譜供大家參考(如圖10)。任何一個(gè)非正弦波都可以看成是非常多個(gè)上升和下降速率不同的信號(或不同頻率的正弦波)相互迭加而成，電磁輻射強(qiáng)度與電壓或電流的變化速率成正比。

各種干擾脈沖波形的頻譜：