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基础电路设计之EMC对策与雷击防护

2010-12-302350

*信号的频率范围内插入损失越少越好。
*normal mode与common mode必需具备低减效应,为了发挥低减效应因此PDX安规与电磁兼容网
cable与基板的接点附近,例如在connector装设filter。
*输入与输出端的cable勿邻近配线。

有关组件的特性使用上需注意的事项,如果是由数十MHz以上高频filter构成的场合,由于电容与电感(inductance)会影响残留电感(inductance)与浮游容量的特性,因此尽可能选用电容值与电感值较低的组件。

(b).塑料筐体
※由于塑料筐体对电磁噪讯无抑制效果,因此有关强化耐电磁噪讯特性,必需从印刷电路板的改善着手,具体改善改善项目如下所示:
‧ 强化ground单元。
‧ ground的电感(inductance)最小化。
‧ loop面积最小化。
‧ 高频部位的pattern导线最短化。
‧ Decoupling Condenser的适宜化。
同时依照电子组件封装设计的基础原理与法则,强化并提高印刷电路板的耐电磁噪讯特性。

进入商品化之后却无法通过EMI规范的场合,虽然可利用涂抹导电涂料,或是利用导电性塑料作shield对策,不过广泛进行材料与效果的检讨,却是必要而且是非常重要的一环,即使最后结论是必需采行时,针对系统整体进行全盘性检讨,寻求成本效益最高的对策未尝不是明智的抉择。

屏蔽技巧

设于电磁噪讯环境非常复杂的机器接口cable,外来电磁噪讯经常在cable内结合,成为电路误动作的原因,类似这种情况通常会使用具有shield效果的twist pair电线或是同轴cable。为了防止电磁噪讯干扰电子机器,理论上必需使信号线物理性的远离噪讯源导体,然而事实上却非常不易实现如此的要求,因此屏蔽技巧基本上乃是利用静电shield、磁气shield、电磁shield,遮断外来的电磁噪讯保障电子机器。

①静电shield(遮蔽电界)
静电shield不会随着时间发生变化,频率很低的场合它可以有效遮蔽电界。具体方法是在应作屏蔽的电路周围,设置与ground相同电位的导体防止静电诱导,shield的两端不可与ground连接,而是与clean的ground一端连接,如果将它与dirty的gro und连接时,该ground noise会作静电结合,并侵入成为应作屏蔽的信号电路与导体。铜与铝是典型的shield材料。
②磁气shield(遮蔽磁界)
磁界有变化的地方若有导体,诱导电流就会流入该导体内,因此必需在磁界的某空间内设置高透磁性的磁性体,藉此收敛磁束减缓磁束对被诱导体的影响,值得一提的即使如此仍无法利用磁气shield彻底消除磁束。磁气shield不同于静电shield,因此不需将shield材料与ground连接。常用的shield材料分别是透磁率极高的铁与铁镍合(permalloy)。

③电磁shield(消耗电磁波)
由于在高频电磁界良导体的屏蔽(shield)特性比磁性材料好,因此在有电磁界的空间内设置小阻抗(impedance)的导体,利用图20所示的涡卷电流以反磁束作屏蔽(sh ield)。图21是磁性材料与良导体对频率的屏蔽(shield)特性,由图可知频率超过100kHz以上时,良导体的屏蔽(shield)特性比铁镍合金(permalloy)等磁性材料好。主要原因如上所述它是利用涡卷电流,以反磁束抵销外部磁界,该特性尤其是频率超过100kHz以上时更加突显它的效果,而高频电磁界就是根据这种动作原理发挥屏蔽效果。由于电磁屏蔽(shield)是使用良导体,它的一端作ground时便可同时兼具静电屏蔽效应。

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