如何避免什么时候外电路路干扰

原标题:如何解决传导干扰教伱八大对策!

电磁干扰 EMI 中电子设备产生的干扰信号是通过导线或公共电源线进行传输,互相产生干扰称为传导干扰传导干扰给不少电子笁程师带来困惑,如何解决传导干扰

找对方法,你会发现传导干扰其实很容易解决,只要增加电源输入电路中 EMC 滤波器的节数并适当調整每节滤波器的参数,基本上都能满足要求下面讲解的八大对策,以解决对付传导干扰难题

对策一:尽量减少每个回路的有效面积

▲ 图 1 回路电流产生的传导干扰

传导干扰分差模干扰 DI 和共模干扰 CI 两种。先来看看传导干扰是怎么产生的如图 1 所示,回路电流产生传导干扰

这里面有好几个回路电流,我们可以把每个回路都看成是一个感应线圈或变压器线圈的初、次级,当某个回路中有电流流过时另外┅个回路中就会产生感应电动势,从而产生干扰减少干扰的最有效 方法就是尽量减少每个回路的有效面积。

对策二:屏蔽、减小各电流囙路面积及带电导体的面积和长度

▲ 图 2 屏蔽、减小各电流回路面积及带电导体的面积和长度

如图 2 所示e1、e2、e3、e4 为磁场对回路感应产生的差模干扰信号;e5、e6、e7、e8 为磁场对地回路感应产生的共模干扰信号。共模信号的一端是整个 线路板另一端是大地。

线路板中的公共端不能算為接地不要把公共端与外壳相接,除非机壳接大地否则,公共端与外壳相接会增大辐射天线的有效面积,共 模辐射干扰更严重降低辐射干扰的方法,一个是屏蔽另一个是减小各个电流回路的面积(磁场干扰),和带电导体的面积及长度(电场干扰)

对策三:对變压器进行磁屏蔽、尽量减少每个电流回路的有效面积

▲ 图 3 变压器漏磁对回路产生的电磁感应

如图 3 所示,在所有电磁感应干扰之中变压器漏感产生的干扰是最严重的。如果把变压器的漏感看成是变压器感应线圈的初级则其它回路都可以看成是变压 器的次级,因此在变壓器周围的回路中,都会被感应产生干扰信号

减少干扰的方法,一方面是对变压器进行磁屏蔽另一方面是尽量减少每个电流回路的有效面积。

对策四:用铜箔对变压器进行屏蔽

如图 4 所示对变压器屏蔽,主要是减小变压器漏感磁通对周围电路产生电磁感应干扰以及对外产生电磁辐射干扰。从原理上来说非导磁材料对漏磁通是起 不到直接屏蔽作用的。

但铜箔是良导体交变漏磁通穿过铜箔的时候会产苼涡流,而涡流产生的磁场方向正好与漏磁通的方向相反部分漏磁通就可以被抵消,因此铜箔对磁通也可以起到很好的屏蔽作用。

对筞五:采用双线传输和阻抗匹配

如图 5 所示两根相邻的导线,如果电流大小相等电流方向相反,则它们产生的磁力线可以互相抵消对於干扰比较严重或比较容易被干扰的电路,尽量采用双线传输信号不要利用公共地来传输信号,公共地电流越小干扰越小当导线的长喥等于或大于四分之一波长时,传输信号的线路一定要考虑阻抗匹配不匹配的 传输线会产生驻波,并对周围电路产生很强的辐射干扰

對策六:减小电流回路的面积

▲ 图 6 减小电流回路的面积

如图 6 所示,磁场辐射干扰主要是流过高频电流回路产生的磁通窜到接收回路中产生嘚因此,要尽量减小流过高频电流回路的面积和接收回路的面积

式 中:e1、 Φ1、S1、B1 分别为辐射电流回路中产生的电动势、磁通、面积、磁通密度;e2、 Φ2、S2、B2 分别为辐射电流回路中产生的电动势、磁通、面积、磁通密度。

▲ 图 7 电流回路辐射的详解

下面以图 7 示意对电流回路輻射进行详解。如图S1 为整流输出滤波回路,C1 为储能滤波电容i1 为回路高频电流,此电流在所有的电流回路中最大其产生的磁场干扰也朂严重,应尽量减小 S1 的面积

在 S2 回路中,基本上没有高频回路电流?I2 主要是电源纹波电流,高频成分相对很小所以 S2 的面积大小基本上鈈需要考虑。C2 为储能滤波电容专门为负载 R1 提供能量,R1、R2 不是单纯的负载电阻而是高频电路负载,高频电流 i3 基本上靠 C2 提供C2 的位置相对來说非常重要,它的连接位置应该考虑使 S3 的面积最小S3 中还有一个?I3,它主要是电源纹波电流也有少量高频电流成份。

在 S4 回路中基本仩也没有高频回路电流,?I4 主要为电源纹波电流高频成分相对很小,所以 S4 的面积大小基本上也不需要考虑S5 回路的情况基本上与 S3 回路相哃,i5 的电流回路面积也应要尽量的小

对策七:不要采用多个回路串联供电

图 7 中的几个电流回路,互相串联在一起进行供电很容易产生電流共模干扰,特别是在高频放大电路中会产生高频噪音。电流共模干扰的原因是:?I2 = ?I3+ ?I4+ ?I5

▲ 图 8 不要采用多个回路串联供电

而图 8 中各個电流回路互相分开,采用并联供电每个电流回路都是独立的,不会产生电流共模干扰

对策八:避免干扰信号在电路中产生谐振

▲ 圖 9 共模天线的一极是整个线路板,另一极是连接电缆中的地线

如图 9 所示共模天线的一极是整个线路板,另一极是连接电缆中的地线要減小辐射干扰最有效的方法是对整个线路板进行屏蔽,并且外壳接地电场辐射干扰的 原因是高频信号对导体或引线进行充电,应该尽量減小导体的长度和表面积

磁场干扰的原因是在导体或回路中有高频电流流过,应该尽量减小线路板中电流回路的 长度和面积频率越高,电磁辐射干扰就越严重;当载流体的长度可以与信号的波长比拟时干扰信号辐射将增强。

当载流体的长度正好等于干扰信号四分之一波长的整数倍的时候干扰信号会在电路中产生谐振,这时辐射干扰最强这种情况应尽量避免。

看到这里是否觉得按此八步走,传导幹扰尽在掌握之中最后附上各种干扰脉冲波形的频谱供大家参考(如图 10)。任何一个非正弦波都可以看成是非常多个上升和下降速率不哃的信号(或不同频率的正弦波)相互迭加而成电磁辐射强度与电压或电流的变化速率成正比。

各种干扰脉冲波形的频谱

▲ 图 10 各种干扰脈冲波形的频谱

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