連接器上的各種電磁幹擾
發布時間:2011-03-17
中心議題:
- 射頻幹擾
- 噪聲的耦合和傳播
- 在I/O區域內的共模噪聲
1. 射頻幹擾源
當今,電子係統的時鍾頻率為幾百兆赫,所用脈衝的前後沿在亞納秒範圍。網絡接口傳輸數據速率為100Mbit/s和155與622Mbit/s(ATM-異步傳輸模)。高質量視頻電路也用以亞納秒級的象素速率。這些較高的處理速度表示了工程上受到不斷的挑戰。
這樣的挑戰之一是射頻(RF)幹擾,這是由於電磁能量的快速變化引起的。電路上振蕩速率變得更快(上升/下降時間),電壓/電流幅度變得更大,問題變得更多。因此,今天同以前相比,解決電磁兼容性(EMC)就更艱難了。
zaidianludelianggebojiezhiqian,kuaisubianhuademaichongdianliu,biaoshilesuoweichamozaoshengyuan,dianluzhouweidediancichangkeyiouhedaoqitayuanjianshangheqinrulianjiebufen。jingganxinghuorongxingouhedezaoshengshi 共模幹擾。射頻幹擾電流是彼此相同的,係統可以建模為:由噪聲源、“受害電路”或“接受者”和回路(通常是底板)組成。用幾個因素來描述幹擾的大小:
- 噪聲源的強度
- 幹擾電流環繞麵積的大小
- 變化速率
於是,盡管在電路中有很可能產生不希望的幹擾,噪聲幾乎總是共模型的。一旦在輸入/輸出(I/O)連接器和機殼或地平麵之間接入電纜,有某些RF電壓出現時,導致幾毫安的RF電流就能足以超過允許的發射電平。
2. 噪聲的耦合和傳播
gongmozaoshengshiyouyubuhelideshejichanshengde。youxiedianxingdeyuanyinshibutongxianduizhonggebiedaoxiandechangdubutong,huodaodianyuanpingmianhuojikedejulibutong。lingyigeyuanyinshiyuanjiandequexian,ruciganyingxianquanyubianyaqi,dianrongqiyuyouyuanqijian(例如應用特殊的集成電路(ASIC)。
磁性元件,特別是所謂“鐵芯扼流圈”型貯能電感器,是用在電源變換器之中的,總是產生電磁場。磁路中的氣隙相當於串聯電路中的一個大電阻,那兒要消耗 較jiao多duo的de電dian能neng。於yu是shi,鐵tie芯xin扼e流liu圈quan,繞rao製zhi在zai鐵tie氧yang體ti棒bang上shang,在zai棒bang周zhou圍wei產chan生sheng強qiang的de電dian磁ci場chang,在zai電dian極ji附fu近jin有you最zui強qiang的de場chang強qiang。在zai使shi用yong回hui描miao結jie構gou的de開kai關guan電dian源yuan中zhong,變bian壓ya器qi上shang必bi定ding有you一yi個ge空kong隙xi,其qi間jian有you很hen強qiang的de磁ci場chang。
在其中保持磁場最合適的元件是螺旋管,使電磁場沿管芯長度方向分布。這就是在高頻工作的磁性元件優選螺旋結構的原因之一。
不bu恰qia當dang的de去qu耦ou電dian路lu通tong常chang也ye變bian成cheng幹gan擾rao源yuan。如ru果guo電dian路lu要yao求qiu大da的de脈mai衝chong電dian流liu,以yi及ji局ju部bu去qu耦ou時shi不bu能neng保bao證zheng小xiao電dian容rong或huo十shi分fen高gao的de內nei阻zu需xu要yao,則ze由you電dian源yuan回hui路lu產chan生sheng的de電dian壓ya就jiu下xia降jiang。這zhe相xiang當dang於yu紋wen波bo,或huo者zhe相xiang當dang於yu終zhong端duan間jian的de電dian壓ya快kuai速su變bian化hua。由you於yu封feng裝zhuang的de雜za散san電dian容rong,幹gan擾rao能neng耦ou合he到dao其qi它ta電dian路lu中zhong去qu,引yin起qi共gong模mo問wen題ti。當dang共gong模mo電dian流liu汙wu染ranI/O接口電路時,該問題必須解決在通過連接器之前。
不同的應用,建議用不同的方法來解決這個問題。在視頻電路中,那兒I/O信號是單 端的,且公用同一共同回路,要解決它,用小型LC濾波器濾掉噪聲。在低頻串聯接口網絡中,有些雜散電容就足夠將噪聲分流到底板上。
差分驅動的接口,如以太,通常是通過變壓器耦合到I/O區qu域yu,是shi在zai變bian壓ya器qi一yi側ce或huo兩liang側ce的de中zhong心xin抽chou頭tou提ti供gong耦ou合he的de。這zhe些xie中zhong心xin抽chou頭tou經jing高gao壓ya電dian容rong器qi與yu底di板ban相xiang連lian,將jiang共gong模mo噪zao聲sheng分fen流liu到dao底di板ban上shang,以yi使shi信xin號hao不bu發fa生sheng失shi真zhen。
3. 在I/O區域內的共模噪聲
沒有一個通用辦法來解決所有類型的I/O接(jie)口(kou)的(de)問(wen)題(ti)。設(she)計(ji)師(shi)們(men)的(de)主(zhu)要(yao)目(mu)標(biao)是(shi)將(jiang)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)好(hao),而(er)常(chang)常(chang)忽(hu)略(lve)了(le)一(yi)些(xie)視(shi)為(wei)簡(jian)單(dan)的(de)細(xi)節(jie)。一(yi)些(xie)基(ji)本(ben)法(fa)則(ze)能(neng)使(shi)噪(zao)聲(sheng)在(zai)到(dao)達(da)連(lian)接(jie)器(qi)以(yi)前(qian),降(jiang)至(zhi)最(zui)小(xiao):
1)將去耦電容設置在緊挨負載處。
2)快速變化的前後沿的脈衝電流,其環路尺寸應最小。
3)使大電流器件(即驅動器和ASIC)遠離I/O端口。
4)測定信號的完整性,以保證過衝和下衝最小,特別是對於大電流的關鍵性信號(如時鍾,總線)。
5)使用局部濾波,如RF鐵氧體,可吸收RF幹擾。
6)提供低阻抗搭接到底板上或在I/O區域的基準在底板上。
4. 射頻噪聲和連接器
即使工程師采取許多上述所列的預防措施,來減小在I/O區內的RFzaosheng,haibunengbaozhengzhexieyufangcuoshinengfouchenggongdizugoumanzufasheyaoqiu。youxiezaoshengshichuandaoganrao,jizaineibudianlubanshangangongmodianliuliudong。zhegeganraoyuanshizaidibanhedianludengzhijian。yushi,zhegeRF電流一定通過最低阻抗(在底板和載信號線之間)的通路流動。如果連接器沒 呈現足夠低的阻抗(與底板的搭接處),這RF電流經雜散電容流動。當這RF電流流過電纜時,不可避免地產生發射(圖1A)。
使共模電流注入到I/O區的另一機理,是附近有強的幹擾源的耦合。甚至有些“屏蔽”連接器也無用,因為幹擾源就在連接器附近,如PC機環境。如果在連接器和底板之間有一個缺口,此處所感應的RF電壓可以使EMC性能下降(圖1B)。
屏蔽連接器方法有,加指形簧片或墊片。連接器的搭接,是在連接器和機殼之間填滿空處。這個方法要求有一個襯墊(圖2A)。金屬襯墊較好,隻要處理合適,也就是說,隻要表麵不被汙染,隻要手不觸及或損壞襯墊以及隻要有足夠的壓力,以保持好的、低阻抗的接觸。
別bie的de方fang法fa是shi連lian接jie器qi裝zhuang接jie頭tou片pian或huo者zhe把ba連lian接jie器qi安an裝zhuang在zai機ji殼ke上shang。此ci時shi,最zui大da接jie觸chu麵mian稍shao微wei小xiao些xie,且qie應ying嚴yan格ge控kong製zhi接jie頭tou片pian的de尺chi寸cun和he彈dan性xing。安an裝zhuang屏ping蔽bi連lian接jie器qi時shi,在zai機ji殼ke上shang開kai口kou,開kai口kou的de一yi側ce要yao去qu掉diao油you汙wu(圖2B),要仔細製作,若公差不合適,導致連接器在機殼內陷入太深,使搭接中斷。
每位EMC工程師知道,在“極好”的係統當中,這 個問題一定要滿足發射要求,並在生產線及時檢查。未緊固的或彎曲的襯墊,安裝於關鍵區域(如安裝連接器的開口)的油汙上,將失效。
由於下述原因選用了EMI連接器;
1)導電發泡塑料是極其柔軟的,且能放在連接器的整個周圍。這就消除了與另一機殼、襯墊有關的問題。
2)機械工程師可以在係統機殼可接收的公差範圍內安裝連接器。
3)連接器與機殼實現低阻抗搭接,以保證良好接觸。機殼壁內側上的襯墊,當要塗漆有遮蔽要求時,可以用更柔軟的材料。
4)要求強迫冷卻的設計,襯墊最好有另一特點:連接器和機殼壁之間的縫應密封起來,以減少氣漏。在有塵埃的環境中,襯墊要起到係統內保持幹淨。
5. 結論
當前市場上有各種各樣的連接器,能使設計師為特殊接口,獲得最佳設計。
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 突破工藝邊界,奎芯科技LPDDR5X IP矽驗證通過,速率達9600Mbps
- 通過直接、準確、自動測量超低範圍的氯殘留來推動反滲透膜保護
- 從技術研發到規模量產:恩智浦第三代成像雷達平台,賦能下一代自動駕駛!
- 從機械執行到智能互動:移遠Q-Robotbox助力具身智能加速落地
- 品英Pickering將亮相2026航空電子國際論壇,展示航電與電池測試前沿方案
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索





