电路板级的电磁兼容设计演示.pptVIP

元件的选择和电路设计技术 多个去耦电容不仅能提供更宽的频谱范围，而且能提供更宽的布线以减小引线自感，因此也就能更有效的改善去耦能力。两个电容的取值应相差两个数量级以提供更有效的去耦（如0.1 μF + 0.001 μF并联）。 需要注意的是数字电路的去耦，低的ESR值比谐振频率更为重要，因为低的ESR值可以提供更低阻抗的到地通路，这样当超过谐振频率的电容呈现感性时仍能提供足够的去耦能力。 当前第31页\共有67页\编于星期六\12点 元件的选择和电路设计技术 3．电感 电感是一种可以将磁场和电场联系起来的元件，其固有的、可以与磁场互相作用的能力使其潜在地比其他元件更为敏感。和电容类似，聪明地使用电感也能解决许多EMC问题。 下面是两种基本类型的电感：开环和闭环。它们的不同在于内部的磁场环。在开环设计中，磁场通过空气闭合；而闭环设计中，磁场通过磁芯完成磁路。如图4所示。 当前第32页\共有67页\编于星期六\12点 元件的选择和电路设计技术 电感比起电容和电阻而言的一个优点是它没有寄生感抗，因此其表面贴装类型和引线类型没有什么差别。 开环电感的磁场穿过空气，这将引起辐射并带来电磁干扰（EMI）问题。在选择开环电感时，绕轴式比棒式或螺线管式更好，因为这样磁场将被控制在磁芯（即磁体内的局部磁场）。 对闭环电感来说，磁场被完全控制在磁心，因此在电路设计中这种类型的电感更理想， 当然它们也比较昂贵。螺旋环状的闭环电感的一个优点是：它不仅将磁环控制在磁心，还 可以自行消除所有外来的附带场辐射。 当前第33页\共有67页\编于星期六\12点 元件的选择和电路设计技术 电感的磁芯材料主要有两种类型：铁和铁氧体。 铁磁芯电感用于低频场合（几十KHz） 铁氧体磁芯电感用于高频场合（到MHz）。 因此铁氧体磁芯电感更适合于EMC应用。 在EMC应用中特别使用了两种特殊的电感类型：铁氧体磁珠和铁氧体磁夹。 铁氧体磁珠是单环电感，通常单股导线穿过铁氧体型材而形成单环。这种器件在高频范围的衰减为10dB，而直流的衰减量很小。 类似铁氧体磁珠，铁氧体夹在高达MHz的频率范围内的共模（CM）和差模（DM）的衰减均可达到10dB至20dB。 当前第34页\共有67页\编于星期六\12点 元件的选择和电路设计技术 在DC-DC变换中，电感必须能够承受高饱和电流，并且辐射小。线轴式电感具有满足该应用要求的特性。在低阻抗的电源和高阻抗的数字电路之间，需要LC滤波器，以保证电源电路的阻抗匹配，如图6所示。 当前第35页\共有67页\编于星期六\12点 元件的选择和电路设计技术 电感最广泛的应用之一是用于交流电源滤波器，如图7所示。 图7中，L1是共模扼流圈，它既通过其初级电感线圈实现差分滤波，又通过其次级电 感线圈实现共模滤波。L1、CX1和CX2构成差分滤波网络，以滤除进线间的噪声。L1、CY1和CY2构成共模滤波网络，以减小接线回路噪声和大地的电位差。对于50Ω的终端阻抗，典型的EMI滤波器在差分模式能降低50 dB/十倍频程，而在共模降低为40 dB/十倍频程。 当前第36页\共有67页\编于星期六\12点 元件的选择和电路设计技术 4．二极管 二极管是最简单的半导体器件。由于其独特的特性，某些二极管有助于解决并防止与EMC相关的一些问题。表2列出了典型的二极管。 当前第37页\共有67页\编于星期六\12点 元件的选择和电路设计技术 4．二极管 当前第38页\共有67页\编于星期六\12点 元件的选择和电路设计技术 二极管的应用 许多电路为感性负载，在高速开关电流的作用下，系统中产生瞬态尖峰电流。二极管是抑制尖峰电压噪声源的最有效的器件之一。下面举例说明用二极管实现尖峰抑制。 如图8所示，控制终端开/关线圈，线圈中的开关尖峰脉冲将耦合并辐射到电路的其它部分。二极管D1能嵌位电压的波动。 当前第39页\共有67页\编于星期六\12点 元件的选择和电路设计技术 图9中的二极管用于抑制高压开关的尖峰电压。 图10 DC变压器尖峰抑制 图10是典型的变压和整流电路。D2是肖特基或齐纳二极管，用于抑制滤波后的尖峰瞬态噪声电压。 在汽车控制应用中，无论有刷还是无刷电机，当电机运行时，都将产生电刷噪声或换向噪声。因此需要噪声抑制二极管，为了改进噪声抑制效果，二极管应尽量靠近电机接点。 在电源输入电路中，需要用TVS或高电压变阻器进行噪声抑制。 信号连接接口的EMI问题之一是静电释放（ESD）。屏蔽电缆和连接器用于保护而不受外界静电的干扰。另一种方法是使用TVS或变阻器保护信号线。 图9 DC开关尖峰抑制 当前第40页\共有67页\编于星期六\12点 第三部分 — 印制电路板的布线技术 除了元器件的选择和电路设计之外，良好的印制电路板（PCB）布线在电磁兼容性中也是一个非常重