高頻電路的電磁兼容設計誤區分析
發布時間:2011-11-11
中心議題:
- 電容的高頻等效特性
- 線纜或PCB布線的高頻等效特性
- 磁環和磁珠的高頻等效特性
- 磁環和磁珠的高頻等效特性
- 高頻情況下的EMC設計技術
電磁兼容的問題常發生於高頻狀態下,個別問題(電壓跌落與瞬時中斷等)除外。高頻思維,總而言之,就是器件的特性、電路的特性,在高頻情況下和常規中低頻狀態下是不一樣的,如果仍然按照普通的控製思維來判斷分析,則會走入設計的誤區。比如:
電容的高頻等效特性
dianrong,zaizhongdipinhuozhiliuqingkuangxia,jiushiyigechunengzujian,zhibiaoxianweiyigedianrongdetexing,danzaigaopinqingkuangxia,tajiubujinjinshigedianrongle,tayouyigelixiangdianrongdetexing,youloudianliu(在高頻等效電路上表現為R),有引線電感,還在導致電壓脈衝波動情況下發熱的ESR(等效串聯電阻),(如圖)。從這個圖上分析,能幫我們設計師得出很多有益的設計思路。第一,按照常規思路,1/2πfc是shi電dian容rong的de容rong抗kang,應ying該gai是shi頻pin率lv越yue高gao,容rong抗kang越yue小xiao,濾lv波bo效xiao果guo越yue好hao,即ji越yue高gao頻pin的de雜za波bo越yue容rong易yi被bei泄xie放fang掉diao,但dan事shi實shi並bing非fei如ru此ci,因yin為wei引yin線xian電dian感gan的de存cun在zai,一yi支zhi電dian容rong僅jin僅jin在zai其qi1/2πfc=2πf L等式成立的時候,才是整體阻抗最小的時候,濾波效果才最好,頻率高了低了都會濾波效果下降,由此就可以分析出結論,為什麼在IC的VCC端都會加兩支電容,一支電解的,一支瓷片的,並且容值一般相差100倍以上多一點。就是兩支不同的電容的諧振頻率點岔開了一段距離,既利於對稍高頻的濾波,也利於對較低頻的濾波。

線纜或PCB布線的高頻等效特性
其次是線纜或PCB布線的高頻等效特性(如圖),無wu論lun高gao低di頻pin,走zou線xian電dian阻zu都dou是shi客ke觀guan存cun在zai,但dan對dui於yu走zou線xian電dian感gan,則ze隻zhi在zai較jiao高gao頻pin時shi候hou才cai可ke以yi顯xian現xian得de出chu來lai。另ling外wai就jiu是shi還hai有you一yi個ge分fen布bu電dian容rong的de存cun在zai,但dan是shi,在zai導dao線xian附fu近jin沒mei有you導dao體ti的de時shi候hou,這zhe個ge分fen布bu電dian容rong有you也ye是shi白bai搭da,就jiu像xiang沒mei有you男nan人ren,女nv人ren也ye不bu能neng生sheng孩hai子zi一yi樣yang,這zhe是shi一yi個ge需xu要yao兩liang個ge導dao體ti才cai可ke以yi發fa揮hui的de作zuo用yong。
電感和電阻的特性比較簡單,易於理解,就不贅述了。
磁環和磁珠的高頻等效特性
dancihuanhecizhudegaopindengxiaotexingquebudebutiyixia,yinweicihuanduigaopinmaidongdexibozuoyong,yudiangandebiaoxianyoudianleisi,suoyijingchangbeirenweishidiangantexing,danshishishangcuole,cihuanshigedianzutexing,buguozhegedianzuyoudiantebie,tadezuzhidaxiaoshipinlvdehanshuR(f),如此的話,在一個帶有高頻波動的信號穿過磁珠的時候,高頻波動會因為I2R的作用而發熱,將波動幹擾經過電能——磁能——熱能的轉化過程,所以在導線上波動比較強烈的時候,磁環摸起來會是溫的。
高頻情況下的EMC設計技術
以上是EMC專業中高頻思維的基礎知識,有了這些,一係列的設計經驗都可以迎刃而解了。比如:
IC 的VCC端(duan)為(wei)何(he)加(jia)裝(zhuang)兩(liang)隻(zhi)電(dian)容(rong),一(yi)隻(zhi)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong),一(yi)隻(zhi)瓷(ci)片(pian)電(dian)容(rong),是(shi)因(yin)為(wei)電(dian)容(rong)的(de)高(gao)頻(pin)等(deng)效(xiao)特(te)性(xing),引(yin)線(xian)電(dian)感(gan)和(he)電(dian)容(rong)的(de)串(chuan)聯(lian)導(dao)致(zhi)其(qi)綜(zong)合(he)阻(zu)抗(kang)隨(sui)頻(pin)率(lv)而(er)變(bian)化(hua),而(er)在(zai)WL= (1/WC)的頻率點上,是其阻抗最小的點(如圖)。而且兩個電容分別有自己的最小阻抗點,分別對應不同的頻率點,以便於為IC不同頻率範圍的供電需求提供電流。
jingdiangongzuotaidejiedidaoxianyongkuandetongpidaihejinshusiwangshepiguan,erbushihuanglvdeyuanxingjiedixianlan,yuanxingjiedixianlandezouxiandianganliangpianda,buliyugaopinjingdiandianhedexiefang。
線(xian)纜(lan)和(he)線(xian)纜(lan)之(zhi)間(jian)的(de)間(jian)距(ju)不(bu)宜(yi)太(tai)近(jin),否(fou)則(ze)會(hui)因(yin)為(wei)導(dao)線(xian)分(fen)布(bu)電(dian)容(rong)的(de)存(cun)在(zai)而(er)導(dao)致(zhi)信(xin)號(hao)線(xian)纜(lan)之(zhi)間(jian)出(chu)現(xian)串(chuan)擾(rao),當(dang)然(ran),信(xin)號(hao)線(xian)對(dui)地(di)線(xian)的(de)耦(ou)合(he)那(na)又(you)最(zui)好(hao)是(shi)近(jin)一(yi)點(dian),這(zhe)樣(yang),信(xin)號(hao)線(xian)上(shang)的(de)波(bo)動(dong)幹(gan)擾(rao)可(ke)以(yi)方(fang)便(bian)的(de)泄(xie)放(fang)到(dao)地(di)線(xian)上(shang)去(qu)。
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