電磁干擾又稱(chēng)EMI,而所謂傳導干擾是電子設備產(chǎn)生的干擾信號通過(guò)導線(xiàn)或公共電源進(jìn)行傳輸,從而互相產(chǎn)生干擾。那么如何解決傳導干擾?找對方法很關(guān)鍵,只要增加電源輸入電路中EMC濾波器的節數,并適當調整每節濾波器的參數,基本上都能滿(mǎn)足要求,本文就將講解如何應對傳導干擾這一難題的幾大方法。
盡量減少每個(gè)回路的有效面積
圖1 回路電流產(chǎn)生的傳導干擾
傳導干擾分差模干擾DI和共模干擾CI兩種。先來(lái)看看傳導干擾是怎么產(chǎn)生的。如圖1所示,回路電流產(chǎn)生傳導干擾。這里面有好幾個(gè)回路電流,可以把每個(gè)回路都看成是一個(gè)感應線(xiàn)圈,或變壓器線(xiàn)圈的初、次級,當某個(gè)回路中有電流流過(guò)時(shí),另外一個(gè)回路中就會(huì )產(chǎn)生感應電動(dòng)勢,從而產(chǎn)生干擾。減少干擾的最有效方法就是盡量減少每個(gè)回路的有效面積。
屏蔽、減小各電流回路面積及帶電導體的面積和長(cháng)度
圖2 屏蔽、減小各電流回路面積及帶電導體的面積和長(cháng)度
如圖2 所示,e1、e2、e3、e4為磁場(chǎng)對回路感應產(chǎn)生的差模干擾信號;e5、e6、e7、e8為磁場(chǎng)對地回路感應產(chǎn)生的共模干擾信號。共模信號的一端是整個(gè)線(xiàn)路板,另一端是大地。線(xiàn)路板中的公共端不能算為接地,不要把公共端與外殼相接,除非機殼接大地,否則,公共端與外殼相接,會(huì )增大輻射天線(xiàn)的有效面積,共模輻射干擾更嚴重。降低輻射干擾的方法,一個(gè)是屏蔽,另一個(gè)是減小各個(gè)電流回路的面積(磁場(chǎng)干擾),和帶電導體的面積及長(cháng)度(電場(chǎng)干擾)。
對變壓器進(jìn)行磁屏蔽、盡量減少每個(gè)電流回路的有效面積
圖3 變壓器漏磁對回路產(chǎn)生的電磁感應
如圖3所示,在所有電磁感應干擾之中,變壓器漏感產(chǎn)生的干擾是最嚴重的。如果把變壓器的漏感看成是變壓器感應線(xiàn)圈的初級,則其它回路都可以看成是變壓器的次級,因此,在變壓器周?chē)幕芈分?,都?huì )被感應產(chǎn)生干擾信號。減少干擾的方法,一方面是對變壓器進(jìn)行磁屏蔽,另一方面是盡量減少每個(gè)電流回路的有效面積。
用銅箔對變壓器進(jìn)行屏蔽
圖4 減少線(xiàn)路中的EMI
如圖4所示,對變壓器屏蔽,主要是減小變壓器漏感磁通對周?chē)娐樊a(chǎn)生電磁感應干擾,以及對外產(chǎn)生電磁輻射干擾。從原理上來(lái)說(shuō),非導磁材料對漏磁通是起不到直接屏蔽作用的,但銅箔是良導體,交變漏磁通穿過(guò)銅箔的時(shí)候會(huì )產(chǎn)生渦流,而渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向正好與漏磁通的方向相反,部分漏磁通就可以被抵消,因此,銅箔對磁通也可以起到很好的屏蔽作用。
采用雙線(xiàn)傳輸和阻抗匹配
圖5 減少線(xiàn)路中的EMI
如圖5所示,兩根相鄰的導線(xiàn),如果電流大小相等,電流方向相反,則它們產(chǎn)生的磁力線(xiàn)可以互相抵消。對于干擾比較嚴重或比較容易被干擾的電路,盡量采用雙線(xiàn)傳輸信號,不要利用公共地來(lái)傳輸信號,公共地電流越小干擾越小。當導線(xiàn)的長(cháng)度等于或大于四分之一波長(cháng)時(shí),傳輸信號的線(xiàn)路一定要考慮阻抗匹配,不匹配的傳輸線(xiàn)會(huì )產(chǎn)生駐波,并對周?chē)娐樊a(chǎn)生很強的輻射干擾。
減小電流回路的面積
圖6 減小電流回路的面積
如圖6所示,磁場(chǎng)輻射干擾主要是流過(guò)高頻電流回路產(chǎn)生的磁通竄到接收回路中產(chǎn)生的,因此,要盡量減小流過(guò)高頻電流回路的面積和接收回路的面積。式中:e1、 Φ1、S1、B1分別為輻射電流回路中產(chǎn)生的電動(dòng)勢、磁通、面積、磁通密度; e2、 Φ2、S2、B2分別為輻射電流回路中產(chǎn)生的電動(dòng)勢、磁通、面積、磁通密度。
圖7 電流回路輻射的詳解
下面以圖7示意,對電流回路輻射進(jìn)行詳解。如圖,S1為整流輸出濾波回路,C1為儲能濾波電容,i1為回路高頻電流,此電流在所有的電流回路中最大,其產(chǎn)生的磁場(chǎng)干擾也最嚴重,應盡量減小S1的面積。
在S2回路中,基本上沒(méi)有高頻回路電流,?I2主要是電源紋波電流,高頻成分相對很小,所以S2的面積大小基本上不需要考慮。 C2為儲能濾波電容,專(zhuān)門(mén)為負載R1提供能量,R1、R2不是單純的負載電阻,而是高頻電路負載,高頻電流i3基本上靠C2提供,C2的位置相對來(lái)說(shuō)非常重要,它的連接位置應該考慮使S3的面積最小,S3中還有一個(gè)?I3,它主要是電源紋波電流,也有少量高頻電流成份。 在 S4回路中,基本上也沒(méi)有高頻回路電流,?I4主要為電源紋波電流,高頻成分相對很小,所以S4的面積大小基本上也不需要考慮。 S5回路的情況基本上與S3回路相同,i5的電流回路面積也應要盡量的小。