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电磁兼容的基础知识 EMI滤波器各部分所组成选型

发布时间: 2024-02-17 09:41:48 作者: 电压标
详细介绍

  输入端与机壳之间的绝缘电阻在正常大气条件下应不小于100MΩ(500V直流电压施加5s),在潮湿环境下应不小于2MΩ(500V直流电压施加5s);

  b)介电强度:电源输入端与机壳之间应能承受直流电压500V历时1min的介电强度试验,无击穿、飞弧和闪烁现象;

  d) 设备应有接地措施,电源连接器到接地点之间的搭接电阻不大于 5mΩ。

  EMC(Electro Magnetic Compatibility,电磁兼容) 是指电子电气设备或系统在预期的电磁环境中,按设计的基本要求正常工作的能力。它是电子、电气设备或系统的一种重要的技术性能,其包括三方面的含义:

  (1)EMI(Electro Magnetic Interference,电磁干扰):即处在一定环境中的设备或系统,在正常运行时,不应产生超过相应标准所要求的电磁能量,相对应的测试项目依照产品类型及标准不同而不同,

  EMI测试项:RE(辐射发射)、CE(传导发射)、Harmonic(谐波电流)、Ficker(电压闪烁)

  ● RE103测试:10 kHz~40 GHz天线谐波和乱真输出辐射发射测试;

  (2)EMS(Electro Magnetic Susceptibility,电磁抗扰度):即处在一定环境中设备或系统,在正常运行时,设备或系统能承受相应标准规定范围内的电磁能量干扰,相对应的测试项目也依照产品类型及标准不同而不同,

  EMS测试项:ESD(静电放电)、EFT(电快速脉冲群)、DIP(电压跌落)、CS(传导抗扰)、RS(辐射抗扰度)、Surge(雷击浪涌)、PMS(磁场抗扰)

  ● CS103测试:15 kHz~10 GHz天线端子互调传导敏感度测试;

  ● CS104测试:25 Hz~20 GHz天线端子无用信号抑制传导敏感度测试;

  ● CS105测试:25 Hz~20 GHz天线端子交调传导敏感度测试;

  ● CS114测试:10 kHz~400 MHz壳体电流传导敏感度电缆束注入传导敏感度测试;

  ● CS116测试:10 kHz~100 MHz电缆和电源线阻尼正弦瞬变传导敏感度测试;

  ● 符合ISO7637-1/2标准规定的电源线传导耦合/瞬态抗扰度测试;

  ● 符合ISO7637-3标准规定的传感器电缆与控制电缆传导耦合/瞬态抗扰度测试;

  ● 符合ISO11452-7(对应国标为GB17619)标准规定的射频传导抗扰度测试;

  ● 符合ISO11452-2(对应国标为GB17619)标准规定的辐射场抗扰度测试);

  ● 符合ISO11452-3(对应国标为GB17619)标准规定的横电磁波(TEM)小室的辐射场抗扰度测试);

  ● 符合ISO11452-4(对应国标为GB17619)标准规定的大电流注入(BCI)抗扰度测试);

  ● 符合ISO11452-5(对应国标为GB17619)标准规定的带状线抗扰度测试;

  ● 符合ISO11452-6(对应国标为GB17619)标准规定的三平板抗扰度测试;● 符合ISO10605标准的静电放电抗扰度测试。

  (3)对于EMC整改问题,其实能用三要素概括:干扰源、耦合电路、敏感器件;而EMC整改的常用方法也能用四要素概括:屏蔽、接地、滤波、去耦。

  1).针对带电源产品30MHz附近测试不过,正常的情况下电源需要加大共模电感感量;

  2).带网口的产品125MHz测试不过,正常的情况下要换掉屏蔽网线或者在网线).带

  或者DP的产品测试不过,正常的情况下要换掉屏蔽线材或者在线).手机产品数据传输测试不过,正常的情况下要换掉屏蔽数据线、数据线加磁环,或者降低产品的传输速率;

  5).手机产品摄像头测试不过,正常的情况下需要给摄像头加屏蔽;造成EMC辐射超标的原因是多方面的,

  滤波不好、结构屏效低、电缆设计有缺陷等都可能会导致辐射数据超标。但产生辐射的最终的原因其实在

  的设计,从EMC方面关注PCB,主要关注以下几个方面:1)从减少辐射骚扰的方面出发,应该尽可能选用多层板,内层分别作电源层、地线层,用以降低供电线路阻抗,抑制公共阻抗噪声,对信号线形成均匀的接地面,加大信号线和接地面的分布电容,抑制其向空间辐射的能力。2)电源线、地线、印刷板走线对高频信号应保持低阻抗。在频率很高的情况下,电源线、地线或印制板走线都会成为接收与发射骚扰的小天线。降低这种骚扰的方法除了加滤波电容外,更值得重视的是减小电源线、地线及其他印制板走线本身的高频阻抗。因此,各种抑制板走线要短而粗,线)电源线、地线及印制导线在印制板上的排列要恰当,尽量做到短而直,以减小信号线与回线之间所形成的环路面积。

  ,当接触到设备的金属外壳时会瞬间放电,会干扰到电子设备的正常工作,可能会导致设备故障或重启,静电会干扰显示效果,也许会出现显示闪烁或黑屏,干扰正常显示和操作。静电有可能引起

  工作异常,程序死机或重启,这在客户的正常使用中都是不允许的。如果在产品详细设计阶段采用EMC的相关设计,做静电抗扰度实验不必过分担心,通过设计,对静电积累的电荷进行良好的泄放,一般都不会干扰系统的正常工作。4、电快速瞬变脉冲群抗扰度测试:电快速瞬变脉冲群抗扰度实验是一系列的高频高压瞬变脉冲施加在设备上,观察设备是否受到其干扰。防护群脉冲干扰的主要方法是“疏导”与“堵”,就像我们古代的治水一样,“疏导”就是提供泄放回路,是干扰在进入系统之前,泄放至大地,良好的屏蔽层接地,可以泄放大部分动干扰,“堵”是使群脉冲滤除在设备之外,增加磁环,效果明显,封闭磁环的效果好于对扣磁环,也可以将磁环加入到板级中,固定在印制板中,这样使设备更可靠。对电源线、信号线、通讯线两端增加磁环,可以对群脉冲干扰进行防护。5、雷击浪涌冲击抗扰度测试:

  雷击浪涌主要包含两个方面,一个是电源防雷,一个是信号防雷。电源防雷主要是针对系统级而言的,系统级设计要按照三级防雷设计,总电源进入端设置电源防雷,可以对系统的电源进行有关防护,电源经过电源防雷后,进入隔离变压器,隔离变压器能对电磁干扰信号进行较好的防护,抑制其对系统的干扰。后进入UPS,UPS可以滤除一部分干扰信号,这样电源再进入系统设备,电源是说说纯净的电源,可以使系统更好、更可靠的工作。信号防雷则是对系统的信号通路进行防护,主要涉及的是板级设计,在板级设计中增加防雷器件,如气体放电管,增加TVS泄放回路,当有大电流时通过配套电阻和TVS、气体放电管泄放,对后级电路起到保护作用。而后信号进行光电隔离,再进入系统,系统能采集到一个稳定的信号,使系统正常分析判断,正常发出指令,正常工作。另一方面就是设计较宽的信号范围,信号正常波动时,系统正常工作。

  浪涌冲击试验需要保护器件:1.气体放电管:主要使用在在交流电源口相线、中线对地的保护,直流电源口的工作地和保护地之间,信号口中线对地的保护,射频信号馈线芯线对屏蔽层的保护。注意:通常用于保护电路的最前级。 2.

  :主要应用于直流电源、交流电源、频率低的信号线路、带馈电的天馈线路。注意:不宜用于高频信号线路保护,通常用于保护电路的后级。

  3.电压钳位型瞬态抑制二极管(TVS):大多数都用在直流电源、信号线路、天馈线路的防雷保护。注意:不宜用于交流电源的保护,通常用于最末级的精细保护。4.电压开关型瞬态抑制二极管(

  ):大多数都用在信号电平较高的信号线.热敏电阻:大多数都用在做过流保护,常用于用户线、射频场感应传导骚扰抗扰度测试:传导抗扰度CS可能会对显示信号、采集驱动等造成干扰,可能使显示闪烁或黑屏,干扰设备操作,可能使采集驱动工作异常,采集不到需要的信号,无法驱动现场设备。射频实验是0.15k~80MHz频率范围内对信号线V/m。射感防护的原则是将电源、信号线的屏蔽做好,屏蔽层良好接地,选购合适频率进行滤波,将干扰滤除。EMC整改方法:首先,要根据真实的情况对产品做诊断,分析其干扰源所在及其相互干扰的途径和方式。再根据分析结果,有明确的目的性的进行整改。一般来说主要的整改方法有如下几种:1、减弱干扰源在找到干扰源的基础上,可对干扰源进行允许范围内的减弱,减弱源的方法一般有如下方法:

  a、在IC的Vcc和GND之间加去耦电容,该电容的容量在0.01μF到0.1μF之间,安装时注意电容器的引线,使它越短越好。

  b、在保证灵敏度和信噪比的情况下加衰减器。如VCD、DVD视盘机中的晶振,它对电磁兼容性影响较为严重,减少其幅度就是可行的方法之一,但其不是唯一的解决方法。

  c、还有一个间接的方法就是使信号线、电线电缆的分类整理在电子设备中,线间耦合是一种重要的途径,也是造成干扰的重要原因,因为频率的因素,可大体分为高频耦合与低频耦合。因耦合方法不一样,其整改方法也是不一样的,下边分别讨论:

  电场耦合的物理模型是电容耦合,因此整改的最大的目的是减小分布耦合电容或减小耦合量,可采用如下的方法:a、增大电路间距是减小分布电容的最有效的方法。

  d、降低输入阻抗,例如CMOS电路的输入阻抗很高,对电场干扰极其敏感,可在允许范围内在输入端并接一个电容或阻值较低的电阻。

  磁场耦合的物理模型是电感耦合,其耦合主要是通过线间的分布互感来耦合的,因此整改的主要方法是破坏或减小其耦合量,大体可采用如下的方法:

  b减小敏感回路与源回路的环路面积,即尽量使信号线或载流线与其回线靠近或扭绞在一体。

  c增大两电路间距,以便减小线间互感来减低耦合量。d若有可能,尽量使敏感回路与源回路平面正交或接近正交来降低两电路的耦合量。

  e用高导磁材料来包扎敏感线,可有效的解决磁场干扰问题,有必要注意一下的是要构成闭和磁路,努力减小磁路的磁阻将会更加有效。

  (2)高频耦合是指长于1/4波长的走线由于电路中出现电压和电流的驻波,会使耦合量增强,可采用如下的方法加以解决:

  b、重新整理滤波器的输入输出线,防止输入输出线间耦合,确保滤波器的滤波效果不变差。

  理想的地线是一个零阻抗,零电位的物理实体,它不仅是信号的参考点,而且电流流过时不会产生电压降。在具体的电气电子设备中,这种理想地线是不存在的,当电流流过地线时必然会产生电压降。据此可根据地线中干扰形成机理可归结为以下两点,第一,减小低阻抗和电源馈线阻抗。第二,正确选择接地方式和阻隔地环路,按接地方式来分有悬浮地、单点接地、多点接地、混合接地。如果敏感线的干扰大多数来源于外部空间或系统外壳,此时可采用悬浮地的方式加以解决,但是悬浮地设备易产生静电积累,当电荷达到某些特定的程度后,会产生静电放电,所以悬浮地不宜用于一般的电子设备。单点接地适用于低频电路,为防止工频电流及其他杂散电流在信号地线上各点之间产生地电位差,信号地线与电源及安全地线隔离,在电源线接大地处单点连接。单点接地一般适用于频率低于3MHz的情况。多点接地是高频信号唯一实用的接地方式,在射频时会呈现传输线特性,为使多点接地的有效性,当接地导体长度超过最高频率1/8波长时,多点接地需要一个等电位接地平面。多点接地适用于300KHz以上。混合接地适用于既然有高频又有低频的

  d、屏蔽体上边的开孔要注意开孔的方向,尽可能使缝的长边平行于磁通流向,使磁路长度增加最少。一般来说,磁屏蔽不需要接地,但为防止电场感应,还是接地为好。电磁场在通过金属或对电磁场有衰减作用的阻挡体时,会受到某些特定的程度的衰减,即产生对电磁场的屏蔽作用。在实际的整改过程中视具体需要而定选择何种屏蔽及屏蔽体的形状、大小、接地方式等。

  第六步:能量分散法是指一些被测物的控制系统软件可利用展频和跳频等技术对能量集中的频段进行展宽频率带宽和跳变频率实现分散频段能量,从而使附加在单点频率上的能量降低,也就是起到了单点频率辐射的电磁波强度降低的功效。故此法对尖峰毛刺形波形的频率辐射超标会起到显著效果,对包络形波形频率辐射超标起不到明显作用。

  规律一:EMC费效比关系规律:EMC问题越早考虑、越早解决,费用越小、效果越好。在新产品研制阶段就进行EMC设计,比等到产品EMC测试不合格才进行改进,费用可以大幅度节省,效率可以大幅度提高;反之,效率就会大幅度的降低,费用就会大幅度提升。经验告诉我们,在功能设计的同时进行EMC设计,到样板、样机完成则通过EMC测试,是最省时间和最有经济效益的。相反,产品研制阶段不考虑EMC,投产以后发现EMC不合格才进行改进,非但技术上带来很大难度、而且返工必然带来费用和时间的大大浪费,甚至由于涉及到结构设计、PCB设计

  规律二:高频电流环路面积S越大, EMI辐射越严重。高频信号电流流经电感最小路径。当频率较高时, 一般走线电抗大于电阻,连线对高频信号就是电感,串联电感引起辐射。电磁辐射大多是EUT被测设备上的高频电流环路产生的,最恶劣的情况就是开路中的“天线形式”。对应处理方法就是减少、减短连线,减小高频电流回路面积,尽量消除任何非正常工作需要的“天线”,如不连续的布线或有天线效应之

  规律三:环路电流频率f越高,引起的EMI辐射越严重,电磁辐射场强随电流频率f的平方成正比增大。减少辐射骚扰或提高射频辐射抗干扰能力的最重要方法之二,就是想方设法减小骚扰源高频电流频率f,即减小骚扰电磁波的频率f。关于这一个f规律,天纵经验上看很多是因为屏蔽和外壳设计或做工造成的,因为频率越高,波长越小,越是容易从外壳或屏蔽体的小缝隙中泄露出来。

  电子产品/设备慢慢的变成了可靠性的重要组成部分;将慢慢的被重视!特别对我们的工业

  认证和出口要求,对应的国家政策也在逐渐完备;同时国际贸易的深化发展;EMC技术成为电子科技类产品/设备必过的硬性指标!随着电子科技类产品/设备的供电系统都开始大量运用高频开关电源并且也慢慢变得高端化;因此对电源环境的要求就慢慢的升高;EMC将是越来越重要!

  开关电源:EMC的分析和设计&电子科技类产品&设备:EMI的分析与设计技巧-中EMI-传导高效设计我的设计理论是150KHZ-10MHZ我们快速使用EMI输入滤波器来搞定!!上图中EMI滤波器中最为关键的设计为共模电感的选择和设计;以下我将共模电感的特性进行理论分析!

  非常头疼的问题,因为绝大部分的时钟来源又是由晶振提供。有时,用常规方法将周边配置电路重新匹配、隔离、滤波、屏蔽后依然没有办法解决这个难点。既然超标的是尖峰点,就借此把尖峰点的能量给转移。展频晶振的工作原理是直接在有源晶振内部集成起振电路与展频电路,由此减少展频IC外围电路以达到减小空间及与其它匹配物料的成本。

  有源晶振。从本质上说,扩展频谱是一种以调制百分比来衡量的调制方法。展频晶振通过动态改变时钟频率,大大降低d电磁辐射功率,减少EMI电磁干扰的影响。

  相对于其它EMI抑制技术而言,展频晶振系统化特点是其最主要的优点,由展频晶振产生的所有时钟和定时信号也被以同样的比率加以调制。这使整个系统EMI得到一定的改善效果。在EMC测试中,只改变一个电容或可编程的数字输入就能够调节频率调制度(扩频百分比)。另外,展频晶振在同一产品中可进一步集成可编程的EMI抑制和定时功能,使电子科技类产品性能更高,成本更低。附:晶振知识

  当晶体通过基座、外壳、锌白铜、上盖等通过数十项工艺后就做出了我们的无源晶振。作为

  PIN的贴片晶振也只用到其中两个PIN脚,而有源晶振从原理上就决定了需要三个PIN脚才能工作,其中一个悬空的引脚有的厂家也有做使能端。③磁环的材料组成:

  铁氧体磁环是一种常见的磁环材料,由铁、氧和其他金属氧化物组成。它具有高磁导率、低磁损耗和良好的耐热性。铁氧体磁环大范围的应用于变压器、电感器

  科技的进步,磁环材料的研究和应用将会更广泛,为所有的领域的发展提供更好的支持。

  电容的滤波频率是指它对电路中信号的频率起到滤被作用的范围,电容作为一种常见的电子元件,在电路中具有广泛的应用。了解电容的滤波频率,对于理解电路工作原理以及设计电路时的参数选择都很重要。 首先,我们来了解一下什么是电容的滤波频率。在电路中,电容能够更好的起到滤波的作用,它可以通过对不同频率的信号进行阻隔或通过来实现电路对信号频率的选择性响应。当信号的频率低于电容的滤波频率时,电容对信号会有较高的阻碍作用,使得该频率信号难以通过;而当信号的频率高于电容的滤波频率时,电容对该频率信号的阻隔作用较低,使得该频率信号较容易通过. 那么,怎么样确定电容的滤波频率呢?电容的滤波频率与其自身的特性及电路中的其他元件有关,电容本身就具有一个固有的电容值,一般用法拉第(F)作为单位表示。此外,电容坯有一个特性参数,即ESR(Equivalent SeriesResistance)。ESR是指电容器内部的等效串联电阻,它会对滤波频率产生一定的影响。除此之外,电容在电路中还会与其他元件(如电感、电阻等)相互作用,进而影响滤波频率的确定。 在实际的

  系统中,我们常常要选择高频率的滤波频率,以滤除输入信号中的干扰. 此外,我们还必须要格外注意到电容的滤波频率和其他元件参数之间的相互影响。例如,电容和电感是常见的滤波电路元件,它们组成了LC滤波器。LC滤波器的滤波频率由电容和电感的数值共同决定,通过合理地选择电容和电感的数值,我们大家可以实现对特定频率范围的滤波效果。 练上所述,电容的滤波频率对于电路设计和信号处理具备极其重大的意义。了解电容的滤波频率,能够在一定程度上帮助我们理解电路工作原理,选择合道的电容和滤波频率参数,实现对不同频率信号的选择性响应。无论是在音频放大器、无线通信系统还是其他电子设备中,电容的滤波频率都是一项重要的参数,它能够有效地提升电路的性能和信号品质。因此,在进行电路设计或选购电子元件时,我们都需要注意电容的滤波频率,以确保电路的正常工作和优质的信号处理。

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  ):能产生与干扰信号幅度相同,相位相反(差180°)的电流,把干扰信号抵消。

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