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對付傳導干擾難題的八個步驟

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Technology

對付傳導干擾難題的八個步驟

分類:
電源技術
作者:
廣州市愛浦電子科技有限公司
來源:
原創
發布時間:
2021/08/24
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電磁干擾EMI中電子設備產生的干擾信號是通過導線或公共電源線進行傳輸,互相產生干擾稱為傳導干擾。傳導干擾給不少電子工程師帶來困惑,如何解決傳導干擾?找對方法,你會發現,傳導干擾其實很容易解決,只要增加電源輸入電路中EMC濾波器的節數,并適當調整每節濾波器的參數,基本上都能滿足要求,第七屆電路保護與電磁兼容研討會主辦方總結八大對策,以解決對付傳導干擾難題。

對策一:盡量減少每個回路的有效面積

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

對策二:屏蔽、減小各電流回路面積及帶電導體的面積和長度

圖2如圖2 所示,e1、e2、e3、e4為磁場對回路感應產生的差模干擾信號;e5、e6、e7、e8為磁場對地回路感應產生的共模干擾信號。共模信號的一端是整個線路板,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,共模輻射干擾更嚴重。降低輻射干擾的方法,一個是屏蔽,另一個是減小各個電流回路的面積(磁場干擾),和帶電導體的面積及長度(電場干擾)。

對策三:對變壓器進行磁屏蔽、盡量減少每個電流回路的有效面積

圖3如圖3所示,在所有電磁感應干擾之中,變壓器漏感產生的干擾是最嚴重的。如果把變壓器的漏感看成是變壓器感應線圈的初級,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,都會被感應產生干擾信號。減少干擾的方法,一方面是對變壓器進行磁屏蔽,另一方面是盡量減少每個電流回路的有效面積。

對策四:用銅箔對變壓器進行屏蔽

圖4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生電磁感應干擾,以及對外產生電磁輻射干擾。從原理上來說,非導磁材料對漏磁通是起不到直接屏蔽作用的,但銅箔是良導體,交變漏磁通穿過銅箔的時候會產生渦流,而渦流產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

圖5如圖5所示,兩根相鄰的導線,如果電流大小相等,電流方向相反,則它們產生的磁力線可以互相抵消。對于干擾比較嚴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。當導線的長度等于或大于四分之一波長時,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生駐波,并對周圍電路產生很強的輻射干擾。

對策六:減小電流回路的面積

圖6如圖6所示,磁場輻射干擾主要是流過高頻電流回路產生的磁通竄到接收回路中產生的,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生的電動勢、磁通、面積、磁通密度; e2、 Φ2、S2、B2分別為輻射電流回路中產生的電動勢、磁通、面積、磁通密度。

 

圖7下面以圖7示意,對電流回路輻射進行詳解。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最大,其產生的磁場干擾也最嚴重,應盡量減小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,專門為負載R1提供能量,R1、R2不是單純的負載電阻,而是高頻電路負載,高頻電流i3基本上靠C2提供,C2的位置相對來說非常重要,它的連接位置應該考慮使S3的面積最小,S3中還有一個?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要盡量的小。

對策七:不要采用多個回路串聯供電

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

 

圖8而圖8中各個電流回路,互相分開,采用并聯供電,每個電流回路都是獨立的,不會產生電流共模干擾。

對策八:避免干擾信號在電路中產生諧振

 

圖9如圖9所示,共模天線的一極是整個線路板,另一極是連接電纜中的地線。要減小輻射干擾最有效的方法是對整個線路板進行屏蔽,并且外殼接地。電場輻射干擾的原因是高頻信號對導體或引線進行充電,應該盡量減小導體的長度和表面積。磁場干擾的原因是在導體或回路中有高頻電流流過,應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重;當載流體的長度可以與信號的波長比擬時,干擾信號輻射將增強。

當載流體的長度正好等于干擾信號四分之一波長的整數倍的時候,干擾信號會在電路中產生諧振,這時輻射干擾最強,這種情況應盡量避免。

看到這里,是否覺得按此八步走,傳導干擾盡在掌握之中?最后附上各種干擾脈沖波形的頻譜供大家參考(如圖10)。任何一個非正弦波都可以看成是非常多個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:

 
圖10

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