高頻狀態下電磁兼容設計精髓總結,讓你少走彎路
發布時間:2014-11-06 責任編輯:sherryyu
【導讀】千萬不要誤以為本人已淪為標題黨,靠著“精髓”二字賺取眼球。乃是真的發現諸多資深工程師,亦常常走著基礎而又錯誤的設計之路。這就是電磁兼容設計的高頻思維。
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(dian)容(rong),在(zai)中(zhong)低(di)頻(pin)或(huo)直(zhi)流(liu)情(qing)況(kuang)下(xia),就(jiu)是(shi)一(yi)個(ge)儲(chu)能(neng)組(zu)件(jian),隻(zhi)表(biao)現(xian)為(wei)一(yi)個(ge)電(dian)容(rong)的(de)特(te)性(xing),但(dan)在(zai)高(gao)頻(pin)情(qing)況(kuang)下(xia),它(ta)就(jiu)不(bu)僅(jin)僅(jin)是(shi)個(ge)電(dian)容(rong)了(le),它(ta)有(you)一(yi)個(ge)理(li)想(xiang)電(dian)容(rong)的(de)特(te)性(xing),有(you)漏(lou)電(dian)流(liu)(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,1/2πfcshidianrongderongkang,yinggaishipinlvyuegao,rongkangyuexiao,lvboxiaoguoyuehao,jiyuegaopindezaboyuerongyibeixiefangdiao,danshishibingfeiruci,yinweiyinxiandiangandecunzai,yizhidianrongjinjinzaiqi1/2πfc=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。

其次是線纜或PCB布線的高頻等效特性(如圖),wulungaodipin,zouxiandianzudoushikeguancunzai,danduiyuzouxiandiangan,zezhizaijiaogaopinshihoucaikeyixianxiandechulai。lingwaijiushihaiyouyigefenbudianrongdecunzai,danshi,zaidaoxianfujinmeiyoudaotideshihou,zhegefenbudianrongyouyeshibaida,jiuxiangmeiyounanren,nvrenyebunengshenghaiziyiyang,zheshiyigexuyaolianggedaoticaikeyifahuidezuoyong。
電感和電阻的特性比較簡單,易於理解,就不贅述了。
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。
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。
到dao這zhe裏li,不bu由you得de想xiang起qi了le庖pao丁ding解jie牛niu,在zai普pu通tong人ren眼yan裏li,牛niu就jiu是shi一yi堆dui肉rou,但dan在zai庖pao丁ding的de眼yan裏li,它ta是shi一yi個ge脈mai絡luo清qing晰xi的de骨gu架jia,於yu是shi就jiu有you了le宛wan若ruo藝yi術shu般ban的de解jie剖pou過guo程cheng,對dui電dian子zi工gong程cheng師shi來lai說shuo,把ba電dian子zi器qi件jian都dou當dang成cheng一yi個ge高gao頻pin等deng效xiao的de組zu合he電dian路lu,則zeEMC的設計將如油畫家,畫出一幅美輪美奐的作品來。
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