如何解決連接器的電磁幹擾EMI並預防?
發布時間:2012-11-11 責任編輯:easonxu
【導讀】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。jingganxinghuorongxingouhedezaoshengshigongmoganrao。shepinganraodianliushibicixiangtongde,xitongkeyijianmowei: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。
噪聲的耦合和傳播
共gong模mo噪zao聲sheng是shi由you於yu不bu合he理li的de設she計ji產chan生sheng的de。有you些xie典dian型xing的de原yuan因yin是shi不bu同tong線xian對dui中zhong個ge別bie導dao線xian的de長chang度du不bu同tong,或huo到dao電dian源yuan平ping麵mian或huo機ji殼ke的de距ju離li不bu同tong。另ling一yi個ge原yuan因yin是shi元yuan件jian的de缺que陷xian,如ru磁ci感gan應ying線xian圈quan與yu變bian壓ya器qi,電dian容rong器qi與yu有you源yuan器qi件jian(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”xingzhunengdianganqi,shiyongzaidianyuanbianhuanqizhizhongde,zongshichanshengdiancichang。ciluzhongdeqixixiangdangyuchuanliandianluzhongdeyigedadianzu,naeryaoxiaohaojiaoduodedianneng。yushi,tiexineliuquan,raozhizaitieyangtibangshang,zaibangzhouweichanshengqiangdediancichang,zaidianjifujinyouzuiqiangdechangqiang。zaishiyonghuimiaojiegoudekaiguandianyuanzhong,bianyaqishangbidingyouyigekongxi,qijianyouhenqiangdecichang。zaiqizhongbaochicichangzuiheshideyuanjianshiluoxuanguan,shidiancichangyanguanxinchangdufangxiangfenbu。zhejiushizaigaopingongzuodecixingyuanjianyouxuanluoxuanjiegoudeyuanyinzhiyi。
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)。
當共模電流汙染I/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LClvboqilvdiaozaosheng。zaidipinchuanlianjiekouwangluozhong,youxiezasandianrongjiuzugoujiangzaoshengfenliudaodibanshang。chafenqudongdejiekou,ruyitai,tongchangshitongguobianyaqiouhedaoI/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)。
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。
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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。
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。
pingbilianjieqifangfayou,jiazhixinghuangpianhuodianpian。lianjieqidedajie,shizailianjieqihejikezhijiantianmankongchu。zhegefangfayaoqiuyouyigechendian。jinshuchendianjiaohao,zhiyaochuliheshi,yejiushishuo,zhiyaobiaomianbubeiwuran,zhiyaoshoubuchujihuosunhuaichendianyijizhiyaoyouzugoudeyali,yibaochihaode、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,要yao仔zai細xi製zhi作zuo,若ruo公gong差cha不bu合he適shi,導dao致zhi連lian接jie器qi在zai機ji殼ke內nei陷xian入ru太tai深shen,使shi搭da接jie中zhong斷duan。每mei位weiEMC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。
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。
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