經驗分享:EMC工程師必備的八大技能
發布時間:2014-08-12 責任編輯:sherryyu
【導讀】由於EMC所麵臨解決問題大多是共模幹擾,因此共模電感也是我們常用的有力元件之一!這裏就給大家簡單介紹一下共模電感的原理以及使用情況。同時為大家介紹下EMC工程師必須具備的八大技能。
EMC工程師需要具備那些技能?從企業產品需要進行設計、整改認證的過程看,EMC工程師必須具備以下八大技能:
1、EMC的基本測試項目以及測試過程掌握;
2、產品對應EMC的標準掌握;
3、產品的EMC整改定位思路掌握;
4、產品的各種認證流程掌握;
5、產品的硬件硬件知識,對電路(主控、接口)了解;
6、EMC設計整改元器件(電容、磁珠、濾波器、電感、瞬態抑製器件等)使用掌握;
7、產品結構屏蔽設計技能掌握;
8、對EMC設計如何介入產品各個研發階段流程掌握。
EMC常用元件介紹
共模電感
由於EMC所麵臨解決問題大多是共模幹擾,因此共模電感也是我們常用的有力元件之一!這裏就給大家簡單介紹一下共模電感的原理以及使用情況。
共模電感是一個以鐵氧體為磁芯的共模幹擾抑製器件,它由兩個尺寸相同,匝數相同的線圈對dui稱cheng地di繞rao製zhi在zai同tong一yi個ge鐵tie氧yang體ti環huan形xing磁ci芯xin上shang,形xing成cheng一yi個ge四si端duan器qi件jian,要yao對dui於yu共gong模mo信xin號hao呈cheng現xian出chu大da電dian感gan具ju有you抑yi製zhi作zuo用yong,而er對dui於yu差cha模mo信xin號hao呈cheng現xian出chu很hen小xiao的de漏lou電dian感gan幾ji乎hu不bu起qi作zuo用yong。原yuan理li是shi流liu過guo共gong模mo電dian流liu時shi磁ci環huan中zhong的de磁ci通tong相xiang互hu疊die加jia,從cong而er具ju有you相xiang當dang大da的de電dian感gan量liang,對dui共gong模mo電dian流liu起qi到dao抑yi製zhi作zuo用yong,而er當dang兩liang線xian圈quan流liu過guo差cha模mo電dian流liu時shi,磁ci環huan中zhong的de磁ci通tong相xiang互hu抵di消xiao,幾ji乎hu沒mei有you電dian感gan量liang,所suo以yi差cha模mo電dian流liu可ke以yi無wu衰shuai減jian地di通tong過guo。因yin此ci共gong模mo電dian感gan在zai平ping衡heng線xian路lu中zhong能neng有you效xiao地di抑yi製zhi共gong模mo幹gan擾rao信xin號hao,而er對dui線xian路lu正zheng常chang傳chuan輸shu的de差cha模mo信xin號hao無wu影ying響xiang。
共模電感在製作時應滿足以下要求:
1)繞製在線圈磁芯上的導線要相互絕緣,以保證在瞬時過電壓作用下線圈的匝間不發生擊穿短路。
2)當線圈流過瞬時大電流時,磁芯不要出現飽和。
3)線圈中的磁芯應與線圈絕緣,以防止在瞬時過電壓作用下兩者之間發生擊穿。
4)線圈應盡可能繞製單層,這樣做可減小線圈的寄生電容,增強線圈對瞬時過電壓的而授能力。
tongchangqingkuangxia,tongshizhuyixuanzesuoxulvbodepinduan,gongmozukangyuedayuehao,yinciwomenzaixuanzegongmodianganshixuyaokanqijianziliao,zhuyaogenjuzukangpinlvquxianxuanze。lingwaixuanzeshizhuyikaolvchamozukangduixinhaodeyingxiang,zhuyaoguanzhuchamozukang,tebiezhuyigaosuduankou。
磁珠
在產品數字電路EMC設計過程中,我們常常會使用到磁珠,那麼磁珠濾波地原理以及如何使用呢?
鐵(tie)氧(yang)體(ti)材(cai)料(liao)是(shi)鐵(tie)鎂(mei)合(he)金(jin)或(huo)鐵(tie)鎳(nie)合(he)金(jin),這(zhe)種(zhong)材(cai)料(liao)具(ju)有(you)很(hen)高(gao)的(de)導(dao)磁(ci)率(lv),他(ta)可(ke)以(yi)是(shi)電(dian)感(gan)的(de)線(xian)圈(quan)繞(rao)組(zu)之(zhi)間(jian)在(zai)高(gao)頻(pin)高(gao)阻(zu)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)容(rong)最(zui)小(xiao)。鐵(tie)氧(yang)體(ti)材(cai)料(liao)通(tong)常(chang)在(zai)高(gao)頻(pin)情(qing)況(kuang)下(xia)應(ying)用(yong),因(yin)為(wei)在(zai)低(di)頻(pin)時(shi)他(ta)們(men)主(zhu)要(yao)程(cheng)電(dian)感(gan)特(te)性(xing),使(shi)得(de)線(xian)上(shang)的(de)損(sun)耗(hao)很(hen)小(xiao)。在(zai)高(gao)頻(pin)情(qing)況(kuang)下(xia),他(ta)們(men)主(zhu)要(yao)呈(cheng)電(dian)抗(kang)特(te)性(xing)比(bi)並(bing)且(qie)隨(sui)頻(pin)率(lv)改(gai)變(bian)。實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong),鐵(tie)氧(yang)體(ti)材(cai)料(liao)是(shi)作(zuo)為(wei)射(she)頻(pin)電(dian)路(lu)的(de)高(gao)頻(pin)衰(shuai)減(jian)器(qi)使(shi)用(yong)的(de)。實(shi)際(ji)上(shang),鐵(tie)氧(yang)體(ti)較(jiao)好(hao)的(de)等(deng)效(xiao)於(yu)電(dian)阻(zu)以(yi)及(ji)電(dian)感(gan)的(de)並(bing)聯(lian),低(di)頻(pin)下(xia)電(dian)阻(zu)被(bei)電(dian)感(gan)短(duan)路(lu),高(gao)頻(pin)下(xia)電(dian)感(gan)阻(zu)抗(kang)變(bian)得(de)相(xiang)當(dang)高(gao),以(yi)至(zhi)於(yu)電(dian)流(liu)全(quan)部(bu)通(tong)過(guo)電(dian)阻(zu)。鐵(tie)氧(yang)體(ti)是(shi)一(yi)個(ge)消(xiao)耗(hao)裝(zhuang)置(zhi),高(gao)頻(pin)能(neng)量(liang)在(zai)上(shang)麵(mian)轉(zhuan)化(hua)為(wei)熱(re)能(neng),這(zhe)是(shi)由(you)他(ta)的(de)電(dian)阻(zu)特(te)性(xing)決(jue)定(ding)的(de)。
鐵(tie)氧(yang)體(ti)磁(ci)珠(zhu)與(yu)普(pu)通(tong)的(de)電(dian)感(gan)相(xiang)比(bi)具(ju)有(you)更(geng)好(hao)的(de)高(gao)頻(pin)濾(lv)波(bo)特(te)性(xing)。鐵(tie)氧(yang)體(ti)在(zai)高(gao)頻(pin)時(shi)呈(cheng)現(xian)電(dian)阻(zu)性(xing),相(xiang)當(dang)於(yu)品(pin)質(zhi)因(yin)數(shu)很(hen)低(di)的(de)電(dian)感(gan)器(qi),所(suo)以(yi)能(neng)在(zai)相(xiang)當(dang)寬(kuan)的(de)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)內(nei)保(bao)持(chi)較(jiao)高(gao)的(de)阻(zu)抗(kang),從(cong)而(er)提(ti)高(gao)高(gao)頻(pin)濾(lv)波(bo)效(xiao)能(neng)。 在低頻段,阻抗由電感的感抗構成,低頻時R很小,磁芯的磁導率較高,因此電感量較大,L起主要作用,電磁幹擾被反射而受到抑製;並且這時磁芯的損耗較小,整個器件是一個低損耗、高Q特性的電感,這種電感容易造成諧振因此在低頻段,有時可能出現使用鐵氧體磁珠後幹擾增強的現象。 在高頻段,阻抗由電阻成分構成,隨著頻率升高,磁芯的磁導率降低,導致電感的電感量減小,感抗成分減小 danshi,zheshicixindesunhaozengjia,dianzuchengfenzengjia,daozhizongdezukangzengjia,danggaopinxinhaotongguotieyangtishi,dianciganraobeixishoubingzhuanhuanchengrenengdexingshihaosandiao。
鐵氧體抑製元件廣泛應用於印製電路板、電源線和數據線上。如在印製板的電源線入口端加上鐵氧體抑製元件,就可以濾除高頻幹擾。鐵氧體磁環或磁珠專用於抑製信號線、電源線上的高頻幹擾和尖峰幹擾,它也具有吸收靜電放電脈衝幹擾的能力。
使用片式磁珠還是片式電感主要還在於實際應用場合。在諧振電路中需要使用片式電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時,使用片式磁珠是最佳的選擇。 片式磁珠和片式電感的應用場合: 片式電感: 射頻(RF)和無線通訊,信息技術設備,雷達檢波器,汽車電子,蜂窩電話,尋呼機,音頻設備,PDAs(個人數字助理),無線遙控係統以及低壓供電模塊等。片式磁珠: 時鍾發生電路,模擬電路和數字電路之間的濾波,I/O輸入/輸出內部連接器(比如串口,並口,鍵盤,鼠標,長途電信,本地局域網),射頻(RF)電路和易受幹擾的邏輯設備之間,供電電路中濾除高頻傳導幹擾,計算機,打印機,錄像機(VCRS),電視係統和手提電話中的EMI噪聲抑止。
磁珠的單位是歐姆,因為磁珠的單位是按照它在某一頻率產生的阻抗來標稱的,阻抗的單位也是歐姆。磁珠的DATASHEET上一般會提供頻率和阻抗的特性曲線圖,一般以100MHz為標準,比如是在100MHz頻率的時候磁珠的阻抗相當於1000歐姆。針對我們所要濾波的頻段需要選取磁珠阻抗越大越好,通常情況下選取600歐姆阻抗以上的。
另外選擇磁珠時需要注意磁珠的通流量,一般需要降額80%處理,用在電源電路時要考慮直流阻抗對壓降影響。
濾波電容器
盡(jin)管(guan)從(cong)濾(lv)除(chu)高(gao)頻(pin)噪(zao)聲(sheng)的(de)角(jiao)度(du)看(kan),電(dian)容(rong)的(de)諧(xie)振(zhen)是(shi)不(bu)希(xi)望(wang)的(de),但(dan)是(shi)電(dian)容(rong)的(de)諧(xie)振(zhen)並(bing)不(bu)是(shi)總(zong)是(shi)有(you)害(hai)的(de)。當(dang)要(yao)濾(lv)除(chu)的(de)噪(zao)聲(sheng)頻(pin)率(lv)確(que)定(ding)時(shi),可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)調(tiao)整(zheng)電(dian)容(rong)的(de)容(rong)量(liang),使(shi)諧(xie)振(zhen)點(dian)剛(gang)好(hao)落(luo)在(zai)騷(sao)擾(rao)頻(pin)率(lv)上(shang)。
在實際工程中,要濾除的電磁噪聲頻率往往高達數百MHz,甚至超過1GHz。對dui這zhe樣yang高gao頻pin的de電dian磁ci噪zao聲sheng必bi須xu使shi用yong穿chuan心xin電dian容rong才cai能neng有you效xiao地di濾lv除chu。普pu通tong電dian容rong之zhi所suo以yi不bu能neng有you效xiao地di濾lv除chu高gao頻pin噪zao聲sheng,是shi因yin為wei兩liang個ge原yuan因yin,一yi個ge原yuan因yin是shi電dian容rong引yin線xian電dian感gan造zao成cheng電dian容rong諧xie振zhen,對dui高gao頻pin信xin號hao呈cheng現xian較jiao大da的de阻zu抗kang,削xue弱ruo了le對dui高gao頻pin信xin號hao的de旁pang路lu作zuo用yong;另一個原因是導線之間的寄生電容使高頻信號發生耦合,降低了濾波效果。
穿chuan心xin電dian容rong之zhi所suo以yi能neng有you效xiao地di濾lv除chu高gao頻pin噪zao聲sheng,是shi因yin為wei穿chuan心xin電dian容rong不bu僅jin沒mei有you引yin線xian電dian感gan造zao成cheng電dian容rong諧xie振zhen頻pin率lv過guo低di的de問wen題ti,而er且qie穿chuan心xin電dian容rong可ke以yi直zhi接jie安an裝zhuang在zai金jin屬shu麵mian板ban上shang,利li用yong金jin屬shu麵mian板ban起qi到dao高gao頻pin隔ge離li的de作zuo用yong。但dan是shi在zai使shi用yong穿chuan心xin電dian容rong時shi,要yao注zhu意yi的de問wen題ti是shi安an裝zhuang問wen題ti。穿chuan心xin電dian容rong最zui大da的de弱ruo點dian是shi怕pa高gao溫wen和he溫wen度du衝chong擊ji,這zhe在zai將jiang穿chuan心xin電dian容rong往wang金jin屬shu麵mian板ban上shang焊han接jie時shi造zao成cheng很hen大da困kun難nan。許xu多duo電dian容rong在zai焊han接jie過guo程cheng中zhong發fa生sheng損sun壞huai。特te別bie是shi當dang需xu要yao將jiang大da量liang的de穿chuan心xin電dian容rong安an裝zhuang在zai麵mian板ban上shang時shi,隻zhi要yao有you一yi個ge損sun壞huai,就jiu很hen難nan修xiu複fu,因yin為wei在zai將jiang損sun壞huai的de電dian容rong拆chai下xia時shi,會hui造zao成cheng鄰lin近jin其qi它ta電dian容rong的de損sun壞huai。
隨著電子設備複雜程度的提高,設備內部強弱電混合安裝、數(shu)字(zi)邏(luo)輯(ji)電(dian)路(lu)混(hun)合(he)安(an)裝(zhuang)的(de)情(qing)況(kuang)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo),電(dian)路(lu)模(mo)塊(kuai)之(zhi)間(jian)的(de)相(xiang)互(hu)騷(sao)擾(rao)成(cheng)為(wei)嚴(yan)重(zhong)的(de)問(wen)題(ti)。解(jie)決(jue)這(zhe)種(zhong)電(dian)路(lu)模(mo)塊(kuai)相(xiang)互(hu)騷(sao)擾(rao)的(de)方(fang)法(fa)之(zhi)一(yi)是(shi)用(yong)金(jin)屬(shu)隔(ge)離(li)艙(cang)將(jiang)不(bu)同(tong)性(xing)質(zhi)的(de)電(dian)路(lu)隔(ge)離(li)開(kai)。但(dan)是(shi)所(suo)有(you)穿(chuan)過(guo)隔(ge)離(li)艙(cang)的(de)導(dao)線(xian)要(yao)通(tong)過(guo)穿(chuan)心(xin)電(dian)容(rong),否(fou)則(ze)會(hui)造(zao)成(cheng)隔(ge)離(li)失(shi)效(xiao)。當(dang)不(bu)同(tong)電(dian)路(lu)模(mo)塊(kuai)之(zhi)間(jian)有(you)大(da)量(liang)的(de)聯(lian)線(xian)時(shi),在(zai)隔(ge)離(li)艙(cang)上(shang)安(an)裝(zhuang)大(da)量(liang)的(de)穿(chuan)心(xin)電(dian)容(rong)是(shi)十(shi)分(fen)困(kun)難(nan)的(de)事(shi)情(qing)。為(wei)了(le)解(jie)決(jue)這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti),國(guo)外(wai)許(xu)多(duo)廠(chang)商(shang)開(kai)發(fa)了(le)“濾波陣列板”,這(zhe)是(shi)用(yong)特(te)殊(shu)工(gong)藝(yi)事(shi)先(xian)將(jiang)穿(chuan)心(xin)電(dian)容(rong)焊(han)接(jie)在(zai)一(yi)塊(kuai)金(jin)屬(shu)板(ban)構(gou)成(cheng)的(de)器(qi)件(jian),使(shi)用(yong)濾(lv)波(bo)陣(zhen)列(lie)板(ban)能(neng)夠(gou)輕(qing)而(er)易(yi)舉(ju)地(di)解(jie)決(jue)大(da)量(liang)導(dao)線(xian)穿(chuan)過(guo)金(jin)屬(shu)麵(mian)板(ban)的(de)問(wen)題(ti)。但(dan)是(shi)這(zhe)種(zhong)濾(lv)波(bo)陣(zhen)列(lie)板(ban)的(de)價(jia)格(ge)往(wang)往(wang)較(jiao)高(gao),每(mei)針(zhen)的(de)價(jia)格(ge)約(yue)30元。
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