《電子技術(shù)應(yīng)用》
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入門:EMC基礎(chǔ)-總結(jié)

2023-02-27
來源:羅姆
關(guān)鍵詞: 電容 開關(guān)電源 EMC

  “開關(guān)噪聲-EMC基礎(chǔ)篇”前后共有21篇文章,本文是最后一篇。從“EMC基礎(chǔ)”知識開始,以開關(guān)電源為前提分別介紹了“降噪對策(步驟與概要)”、“使用電容器降低噪聲”、“使用電感降低噪聲”、“其他降噪對策”相關(guān)的基礎(chǔ)內(nèi)容。本文將對各篇文章的關(guān)鍵要點做最終總結(jié)。

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?何謂EMC

  關(guān)鍵要點

  ?EMC(電磁兼容性)是指兼?zhèn)銭MI和EMS兩方面的性能。

  ?EMI(電磁干擾)是指因輻射/發(fā)射(Emission)電磁波而對環(huán)境產(chǎn)生的干擾。

  ?EMS(電磁敏感性)是指對電磁波干擾(EMI)的耐受性/抗擾度(Immunity)。

  ?頻譜基礎(chǔ)

  關(guān)鍵要點

  ?當頻率升高時,頻譜振幅整體增加。

  ?上升/下降延遲時,進入-40dB/dec衰減時的頻率降低,頻譜的振幅衰減。

  ?Duty變更時,雖然會產(chǎn)生偶次諧波,但對譜峰無影響。基波頻譜衰減。

  ?僅上升延遲時,tr分量從更低的頻率開始衰減。

  ?差模(常模)噪聲與共模噪聲

  關(guān)鍵要點

  ?電磁干擾EMI大致可分為“傳導(dǎo)噪聲”和“輻射噪聲”兩種。

  ?傳導(dǎo)噪聲可分為差模(常模)噪聲和共模噪聲兩類。

  ?關(guān)于輻射噪聲,差模噪聲的線纜環(huán)路面積、共模噪聲的線長是非常重要的因素。

  ?注意;即使條件相同,共模噪聲帶來的輻射遠遠大于差模噪聲。

  ?何謂串擾

  關(guān)鍵要點

  ?平行的布線間會產(chǎn)生串擾。

  ?串擾的因素有雜散(寄生)電容引發(fā)的電容(靜電)耦合和互感引發(fā)的電感(電磁)耦合。

  ?開關(guān)電源產(chǎn)生的噪聲

  關(guān)鍵要點

  ?在開關(guān)時會產(chǎn)生急劇電流ON/OFF的環(huán)路中,會因寄生分量產(chǎn)生高頻振鈴=開關(guān)噪聲。

  ?這種開關(guān)噪聲可通過優(yōu)化PCB板布線等來降低,但即使這樣,殘留的噪聲也會作為共模噪聲傳導(dǎo)至輸入電源,因此需要采取防止噪聲漏出的措施。

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  ?降噪對策步驟

  關(guān)鍵要點

  ?隨著開發(fā)進程的推進,可使用的降噪對策技術(shù)和手段越來越有限,對策成本也越來越高。

  ?在產(chǎn)品開發(fā)的初期階段,預(yù)先進行充分探討與評估,可以從容有效地采取降噪對策。

  ?掌握噪聲的種類和性質(zhì),并針對不同的噪聲采取不同的有效對策是非常重要的。

  ?降噪對策按照“把握頻率成分→把握產(chǎn)生源和傳導(dǎo)路徑→強化GND→增加降噪部件”的步驟進行。

  ?開關(guān)電源噪聲對策的基礎(chǔ)知識

  關(guān)鍵要點

  ?要想降低差模噪聲,可在電路板上縮小大電流路徑的環(huán)路面積,并增加最優(yōu)解耦和輸入濾波器。

  ?盡可能地抑制噪聲的發(fā)生源-差模噪聲是非常重要的,也關(guān)系到降低共模噪聲。

  ?要想降低共模噪聲,可縮短布線,抑制串擾,切斷(濾波)共模路徑。

  ?開關(guān)電源的輸入濾波器

  關(guān)鍵要點

  ?開關(guān)電源的輸入濾波器,需要針對共模噪聲和差模噪聲分別采用不同的處理。

  ?對共模噪聲使用共模濾波器。

  ?對差模噪聲使用由電容器、電感、磁珠、電阻等部件組成的濾波器。

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  ?電容的頻率特性

  關(guān)鍵要點

  ?降噪用電容器的選型需要根據(jù)阻抗的頻率特性進行(而非容值)。

  ?容值和ESL越小,諧振頻率越高,高頻區(qū)域的阻抗越低。

  ?容值越大,容性區(qū)域的阻抗越低。

  ?ESR越小,諧振頻率的阻抗越低。

  ?ESL越小,感性區(qū)域的阻抗越低。

  ?使用電容器降低噪聲

  關(guān)鍵要點

  ?通過降低目標噪聲頻率的阻抗來降低噪聲幅度。

  ?降噪用電容器的選型需要根據(jù)阻抗的頻率特性進行(而非容值)。

  ?去耦電容的有效使用方法要點1

  關(guān)鍵要點

  ?去耦電容的有效使用方法有兩個要點:①使用多個電容,②降低電容的ESL。

  ?使用多個電容時,容值相同時和不同時的效果不同。

  ?去耦電容的有效使用方法要點2

  關(guān)鍵要點

  ?去耦電容的有效使用方法有兩個要點:①使用多個電容,②降低電容的ESL。

  ?通過降低電容的ESL,可改善高頻特性,并可更有效地降低高頻噪聲。

  ?有的電容雖然容值相同,但因尺寸和結(jié)構(gòu)不同而ESL更小。

  ?去耦電容的有效使用方法其他注意事項

  關(guān)鍵要點

  ?理解Q與頻率-阻抗特性之間的關(guān)系,并根據(jù)目的區(qū)分Q的差異。

  ?高Q電容窄帶阻抗急劇下降。低Q電容在較寬頻段相對平緩下降。

  ?PCB圖形的熱風焊盤等會增加電感分量,使諧振頻率向低頻端移動。

  ?探討對策時的試裝,如果不按照現(xiàn)實的修改實際安裝,很可能在修改后的PCB板上無法獲得探討時的效果。

  ?電容量變化率大時,諧振頻率會變化,無法獲得目標頻率理想的噪聲消除效果。

  ?在溫度條件和變動較大的嚴苛應(yīng)用中,可以探討使用具有CH、C0G特性的溫度特性優(yōu)異的電容。

  ?去耦電容的有效使用方法總結(jié)

  <使用電感降低噪聲>

  ?電感的頻率特性

  關(guān)鍵要點

  ?電感在諧振頻率之前呈現(xiàn)感性特性(阻抗隨頻率升高而增加)。

  ?電感在諧振頻率之后呈現(xiàn)容性特性(阻抗隨頻率升高而減?。?。

  ?在比諧振頻率高的頻段,電感不發(fā)揮作為電感的作用。

  ?電感值L變小時,電感的諧振頻率會升高。

  ?電感的諧振點阻抗受寄生電阻分量的限制。

  ?使用電感和鐵氧體磁珠降低噪聲的對策

  關(guān)鍵要點

  ?用于降噪對策的電感,大致可以分為繞組型電感構(gòu)成的濾波器和利用鐵氧體磁珠進行熱轉(zhuǎn)換兩種。

  ?鐵氧體磁珠與普通電感相比,具有電阻分量R較大、Q值較低的特性。

  ?普通的電感可容許較大的直流疊加電流,只要在其范圍內(nèi),阻抗不怎么受直流電流的影響。

  ?鐵氧體磁珠對于直流電流容易飽和,飽和會導(dǎo)致電感值下降,諧振點向高頻段轉(zhuǎn)移。

  ?普通電感構(gòu)成的濾波器,可選電感值的范圍較寬。

  ?鐵氧體磁珠的Q值較低,因此在較寬頻率范圍內(nèi)具有有效的降噪效果。

  ?使用共模濾波器降低噪聲的對策

  關(guān)鍵要點

  ?使用共模濾波器消除對共模噪聲。

  ?共模濾波器是利用自感作用來阻止共模電流通過的濾波器。

  ?注意點 : 串擾、GND線反彈噪聲

  關(guān)鍵要點

  ?有些PCB板布線布局,會因串擾而導(dǎo)致濾波效果下降。

  ?Π型濾波器的電容的GND的某些設(shè)置方法可能會帶來地線反彈噪聲。

  ?優(yōu)化PCB板布線布局可避免這些問題。

  ?使用電感降低噪聲 總結(jié)

  <其他降噪對策>

  ?RC緩沖電路

  關(guān)鍵要點

  ?RC緩沖電路可通過電阻將寄生電容、寄生電感等產(chǎn)生的尖峰電壓轉(zhuǎn)換為熱,從而降低尖峰電壓。

  ?增加緩沖電路可能會導(dǎo)致效率降低,因此需要探討噪聲水平和效率之間的平衡點。

  ?電阻是將噪聲電壓轉(zhuǎn)換為熱,因此需要注意電阻的容許損耗。



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