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  • 你接触过开关电源EMC外围电路吗?

    你接触过开关电源EMC外围电路吗?

    你知道开关电源EMC外围电路有哪些元器件吗?压敏电阻和气体放电管工作原理一样吗,它们各有什么优缺点?共模电感、差模电感会影响EMS吗?为什么要用X电容、Y电容,二者是否可以相互替换?NTC放在哪里合适?本文简单总结EMC外围电路常用器件的特性及选型注意事项。 一、压敏电阻 压敏电阻的选型最重要的几个参数为:最大允许电压、最大钳位电压、能承受的浪涌电流。 首先应保证压敏电阻最大允许电压大于电源输出电压的最大值;其次应保证最大钳位电压不会超过后级电路所允许的最大浪涌电压;最后应保证流过压敏电阻的浪涌电流不会超过其能承受的浪涌电流。 其他参数如额定功率、能承受的最大能量脉冲等,通过简单验算或实验即可确定。 应注意,压敏电阻存在性能衰减的问题。 二、气体放电管 气体放电管属于开关型器件,相对于压敏电阻,它有一些差异特性,如导通延时长、导通后需要续流、极间电容小、绝缘电阻高、泄露电流小等,因此常和压敏电阻串并联使用。例如串联时,可以解决压敏电阻泄露电流大、长期使用性能衰减或失效的问题;并联时,加快保护电路响应时间,气体放电管击穿后分掉大部分电流。 三、TVS 同样作为保护器件,TVS与压敏电阻和气体放电管相比,响应速度更快,耐浪涌冲击能力较差,属于钳位器件,钳位电压更稳。常作为静电防护器件,也可以压敏电阻、气体放电管配合使用,作为分级防护释放浪涌能量。 四、X电容 X电容作为安规电容,跨接在L、N线之间,用于滤除电源差模干扰。其体积较大,但允许纹波电流较高,且耐压高。根据不同的应用可以选择X1、X2或X3电容。比如常用的X2电容,可以用于电网瞬态电压≤2.5KV的地方。 五、Y电容 Y电容通常会通常跨接在一次电路和二次电路之间或一次电路和保护地之间,以滤除共模噪声。其容量通常较小以满足漏电流要求。 Y电容可以分为Y1、Y2、Y3、Y4等级,对于不同的等级能承受不同的脉冲电压,且要求在电气和机械性能等方面有足够余量,避免出现击穿短路现象,危急人身安全。 六、差模电感 通常用于滤除低频干扰。在差模浪涌测试时,会存储一部分能量并随即释放。在输出端静电试验时,也会有同样作用,如果将差模电感放在整流桥后,要小心其能量释放时产生的高压将整流桥损坏。 七、共模电感 共模电感通常用于滤除高频干扰。在共模浪涌测试时,可以在绕组上并联钳位器件或增加放电齿,避免拉弧影响电路正常工作。 另外,两绕组间的不完全耦合会形成差模电感。 八、热敏电阻NTC 为防止冷机启动,冲击电流过大的问题,通常在前级电路中加入NTC。若NTC放在钳位器件和保险丝之间,差模浪涌测试可能将其烧毁。若放置在钳位器件后面,保险丝有可能烧断,因此,不能选用熔断时间太快、电流太小的保险丝。 九、实例 以AC-DC开关电源浪涌试验为例,当共模电压6KV加在ACL-PE或ACN-PE上时,其路径等效为一个内阻约12Ω的电压源与共模电感、Y电容串联。因Y电容选用了Y1等级,其耐压较高,浪涌能量不足以使其损坏,因此仅需保证PE布线与其他布线保持一定间距即可。 但是测试时,共模电感两端的高压可能引起飞弧,若其他器件靠近可能会被影响。因此在其上并联了压敏电阻限制其电压,从而起到灭弧的作用。若考虑成本,也可以考虑使用放电齿。 另外,还可以考虑用气体放电管配合压敏电阻等方式来设计抗浪涌电路。 十、总结 以上,简单介绍了开关电源EMC外围电路常用元器件。根据产品的需求,EMC外围电路还可能进行相应的修改,确认选型后应进行相应的试验。当然,最基本的选型依据还是得遵循的,否则可能出现仅试验样品满足试验要求,一旦产品批量生产就出现各种问题。以上激素开关电源EMC外围电路解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-10-27 关键词: emc 共模电感 气体放电管

  • 关于电源设计开发中的那些挑战,值得你了解

    关于电源设计开发中的那些挑战,值得你了解

    你知道电源设计中有哪些困难吗?我们都知道,电源设计开发当然算是个技术活儿,也是累活儿,工作繁杂挑战诸多。电源设计工程师根据任务书选择合适的器件和拓扑结构,设计符合功能的原型版,电源设计优化尤其重要。既要保证功能的实现,又要兼顾效率、成本及EMC各个方面,最终产品还需要进行整体电源质量评价及行业标准的认证。 电源测试工程师在做电源测试过程中都会经历功率器件选择、电源原型版设计、电源质量分析、产品最终认证这四个阶段,每个阶段都会面对不同的痛。 什么才是电源测试工程师所关注的测试难点?走访了百位测试工程师,泰克将工程师的测试痛点总结出来,发现效率是电源设计工程师非常关注的,如何确定主要的功率损耗点是非常重要的。传统的理论计算方法有诸多不足,因为实际的电源不同,设计的结构不同以及期间的损耗都有很大区别,所以工程师需要能准确测试功率主要损耗开关器件及无源器件的工具及方法。 阶段1:功率器件选择的痛点 对市场新推出的低功耗IC及功率器件特性无法准确把握?是否真正在自己的电源设计中发挥最大的作用,缺少一种简单经济的评价方法。 对于电源产品设计,大功率开关管的选择是非常关键也是非常困难的。如何在系统调试之前对IGBT模块特性进行测试,尤其基于桥式拓扑结构,在不同的负载条件测试IGBT及相应的二极管的特性?成为工程师非常头疼的问题。 阶段2:原型版设计的痛点 对于电源功能设计中输入输出的信号进行测试,信号波形及主要的参数指标。对于系统的评价,测试设备是否能可靠地,准确的反应真实的信号特点是工程师非常关注的问题,担心某一次测试带来误导。 作为开关电源做主要的器件,MOSFET和IGBT成为影响电源整体效率最主要的因素,不同的应用中,驱动条件不同,功耗千差万别,如何能量化评价在真实电源中的损耗成为非常在意的问题。 第三代宽禁带半导体器件GaN、SiC出现,推动着功率电子行业发生颠覆式的变革。新型开关器件技能实现低开关损耗,又能处理超高速的dv/dt转换,且支持超快速的开关切换频率,带来的测试挑战也成了工程师的噩梦。 如何评价磁性器件对电源稳定性和整体效率的影响?如何测试电感,磁损,BH曲线,磁性属性等指标是摆在工程师面前的难题。 工程师就需要花更多的时间和精力在电源的完整性上面(PDN),除了我们经常提到的开关损耗、输入电源质量、输出纹波测试等以外,我们还会涉及到环路响应测试,通过环路响应测试我们可以知道了解我们的反馈环路的稳定性到底如何? 电源输出质量是电源评价重要的一环,尤其对于DC输出,不但要测试电压,电流大小,还要对输出的纹波进行准确的测试,尤其对于某些特殊的电源,纹波需要控制在很小的范围,如何准确测试微小的纹波信号非常棘手。 阶段3:电源质量分析的痛点 产品设计完成,效率是其最重要的指标,如何准确评价电源质量?有功功率,功率因数,效率等项目? 为满足电源行业的标准谐波是非常关键的指标。如何准确评价电源谐波,如何一次性通过IEC61000-3-2标准一致性测试? 对于电源产品节能认证非常重要,如何准确评价电源待机功耗的预一致性标准IEC62301v2.0? 阶段4:产品最终认证的痛点 电源在上市前需要通过CE认证,其中非常重要的就是EMC一致性认证。很多工程师在实现功能设计同时还要兼顾EMC的挑战,如何能让工程师了解电源产品的EMC状况,一次性通过认证呢? 电源产品最后一道工序需要进行长时间烤机测试,如何提高效率,尤其对于大批量生产的情景,既准确又高效的测试方法非常重要。以上就是电源设计中的那些挑战解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-10-25 关键词: igbt 电源设计 emc

  • 关于EMC分析的五方面,你了解吗?

    关于EMC分析的五方面,你了解吗?

    什么是EMC分析?你知道吗?在电磁兼容这方面,很多工程师还是比较头疼的。因为考虑的因素较多,也会因为环境不同而改变。正因为难,工程师才要迎难而上才能看到最美的风景!为了给工程师排忧解难,本文将给工程师化难为易,还不去打探个究竟去! 面对一个设计,当进行一个产品和设计的EMC分析时,有以下5个重要属性需考虑: 1. 关键器件尺寸:产生辐射的发射器件的物理尺寸。射频(RF)电流将会产生电磁场,该电磁场会通过机壳泄漏而脱离机壳。PCB上的走线长度作为传输路径对射频电流具有直接的影响。 2.阻抗匹配:源和接收器的阻抗,以及两者之间的传输阻抗。 3. 干扰信号的时间特性:这个问题是连续(周期信号)事件,还是仅仅存在于特定操作周期(例如单次事件可能是某次按键操作或者上电干扰,周期性的磁盘驱动操作或网络突发传输)。 4. 干扰信号的强度:源能量级别有多强,并且它产生有害干扰的潜力有多大。 5. 干扰信号的频率特性:使用频谱仪进行波形观察,观察问题出现在频谱的哪个位置,便于找到问题的所在。 另外,一些低频电路的设计习惯需要注意。例如我惯用的单点接地对于低频应用是非常适合的,但是和公司大牛聊天,发现不适合于射频信号场合,因为射频信号场合存在更多的EMI问题。相信有些工程师会将单点接地应用到所有产品设计中,而没有认识到使用这种接地方法可能会产生更多或更复杂的电磁兼容问题。 我们还应该注意电路组件内的电流流向。由电路知识我们知道,电流从电压高的地方流向低的地方,并且电流总是通过一条或更多条路径在一个闭环电路中流动,因此有个很重要的规律:设计一个最小回路。针对那些测量到干扰电流的方向,通过修改PCB走线,使其不影响负载或敏感电路。那些要求从电源到负载的高阻抗路径的应用,必须考虑返回电流可以流过的所有可能的路径。 我们还需要注意PCB走线。导线或走线的阻抗包含电阻R和感抗,在高频时有阻抗,没有容抗。当走线频率高于100kHz以上时,导线或走线变成了电感。在音频以上工作的导线或走线可能成为射频天线。在EMC的规范中,不容许导线或走线在某一特定频率的λ/20以下工作(天线的设计长度等于某一特定频率的λ/4或λ/2)。如果不小心设计成那样,那么走线就变成了一根高效能的天线,这让后期的调试变得更加棘手。 最后说说PCB的布局问题: 第一:要考虑PCB的尺寸大小。PCB的尺寸过大时,随着走线的增长使系统抗干扰能力下降,成本增加,而尺寸过小容易引起散热和互扰的问题。 第二:再确定特殊元件(如时钟元件)的位置(时钟走线最好周围不铺地和不走在关键信号线的上下,避免干扰)。 第三:依据电路功能,对PCB整体进行布局。在元器件布局上,相关的元器件尽量靠近,这样可以获得较好的抗干扰效果。以上就是EMC分析解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-10-21 关键词: PCB rf emc

  • EMC的10大经典问题!

    学习接触一门新的技术,总会遇到各种各样的问题,学习EMC也不例外。EMC(电磁兼容)包括EMS(电磁敏感度)和EMI(电磁干扰)两部分,通常我们所说的解决EMC问题,其实就是解决电子设备对外辐射干扰,或者如何防止设备、电子元件被外界电磁波干扰的问题。学习EMC要重视基础知识,像电磁波、电磁场等入门理论,有迫切学会的愿望,在实践中与别人多人交流,几个人的学习交流效果要远比一个人学习问题效果要好得多。 下面整理了EMC工程师常见的兼容性问题、具体解决方法,以供大家做学习笔记。 1、为什么数字电路的地线和电源线上经常会有很大的噪声电压?怎样减小这些噪声电压? 数字电路工作时会瞬间吸取很大的电流,这些瞬变电流流过电源线和地线时,由于电源线和地线电感的存在,会产生较大的反冲电压,这就是观察到的噪声电压。减小这些噪声电压的方法一是减小电源线和地线的电感,如使用网格地、地线面、电源线面等,另一个方法是在电源线上使用适当的解耦电容(储能电容)。 2、在实践中,常见到将多股导线绞起来作为高频导体,据说这样可以减小导线的射频阻抗,这是为什么? 这样增加了导线的表面积,从而减小了高频电阻。 3、电路或线路板电磁兼容性设计时要特别注意关键信号的处理,这里的关键信号指那些信号? 从电磁发射的角度考虑,关键信号线指周期性信号,如本振信号、时钟信号、地址低位信号等;从敏感度的角度考虑,关键信号指对外界电磁干扰很敏感的信号,如低电平模拟信号。 4、怎样防止搭接点出现电化学腐蚀现象? 选择电化学电位接近的金属,或对接触的局部进行环境密封,隔绝电解液。 5、什么是搭接,举出几种搭接的方法。 金属构件之间的低阻抗(射频)连接称为搭接,搭接的方式有焊接、铆接、螺钉连接、电磁密封衬垫连接等。 6、请尽可能多的列出降低地线射频阻抗的方法。 尽量使用表面积大的导体,以减小高频电流的电阻;尽量使导体短些,以减小电阻和电感;在导体表面镀银,减小表面电阻;多根导体并联,减小电感。 7、为什么在有些进口样机中看到有些地线通过电容或电感接地? 为了使地线系统对于不同频率的信号呈现不同的地线结构。 8、导致地线干扰问题的根本原因是什么? 地线的阻抗是导致地线问题的根本原因,由于地线阻抗的存在,当地线上流过电流时,就会产生电压,形成电位差,而我们在设计电路时,是假设地线上各点电位是相同的,地线电位是整个系统工作的参考电位,实际地线电位与假设条件的不同导致了各种各样的地线问题。 9、在进行电磁干扰问题分析时,往往用什么定义来描述地线? 将地线定义为信号的回流线。 10、当穿过面板的导线很多时,往往使用滤波连接器或滤波阵列板,在安装滤波连接器或滤波阵列板时要注意什么问题? 要在滤波连接器或滤波阵列板与机箱面板之间安装电磁密封衬垫或用导电胶带将缝隙粘起来,防止缝隙处的电磁泄漏。 -END- | 整理文章为传播相关技术,版权归原作者所有 | | 如有侵权,请联系删除 | 【1】PCB设计中避免出现电磁问题的6个技巧 【2】PCB叠层设计,就这么做! 【3】七大步骤教你确定PCB布局和布线! 【4】看呆!技术宅在家这么玩PCB! 【5】必看!什么是PCB回流?又该如何解决? 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-10-20 关键词: 电磁兼容 emc

  • 在电源设计中0 欧姆的多种用途汇总

    在电源设计中0 欧姆的多种用途汇总

    平常我们在 DIY 的过程中,一般很少会用到 0 欧电阻,但是对于电路板上的它来说,我们也要理解它的作用。 通常在我们的印象中,电阻就是起到阻碍电流的作用的。但是 0 欧电阻?不能阻挡电流的电阻我们要它干什么用?实际上,0 欧电阻并不是一开始就出现的,而且大部分 0 欧电阻——都是贴片电阻。这是和它的用途息息相关的。 在电路板还大部分采用过孔式双面板设计的时候,并没有多少 0 欧电阻的发挥空间,在当时如果有公司想要节省一些成本或是其他原因而采用单层电路板,碰到不能布线的地方会使用飞线或过孔线来连接电路被分割开的两个部分。而随着时间推移,大规模工业生产中越来越多的利用到贴片元器件,这也使得生产贴片单面电路板的时候遇到了同样的问题,飞线将很难焊接到贴片的焊盘里,这时候采用 0 欧电阻可以在较细的线路上“飞跃”过去,减少设计的难度。 基于同样的理由,过去的电路板上如果想进行配置的话可以使用跳线和跳线帽的方式来硬件控制通断。而对于贴片式电路板的话,跳线的方式很难使用机器统一安装,而使用空焊盘和 0 欧电阻的配合方式可以起到和跳线一样的作用,在生产的时候就起到一定的配置作用。另一方面,传统的跳线在没有连接跳线帽的情况下,两端信号频率较高的时候会辐射出干扰信号,这一点就不如空焊盘。 事实上,除了这些理由外,使用 0 欧电阻还有这样那样的额外作用。比如可以充当接地点的引线、构建电流回路等。还有一些原因则是很难考虑到的,比如为了方便取下测量、用没有标记的 0 欧电阻起到防抄板的作用等等。这些都属于是额外的用法开发了。下面总结一下 0 欧姆的多种用途: 1、在电路中没有任何功能,只是在 PCB 上为了调试方便或兼容设计等原因。 2、可以做跳线用,如果某段线路不用,直接不贴该电阻即可(不影响外观) 3、在匹配电路参数不确定的时候,以 0 欧姆代替,实际调试的时候,确定参数,再以具体数值的元件代替。 4、想测某部分电路的耗电流的时候,可以去掉 0ohm 电阻,接上电流表,这样方便测耗电流。 5、在布线时,如果实在布不过去了,也可以加一个 0 欧的电阻。 6、在高频信号下,充当电感或电容。(与外部电路特性有关)电感用,主要是解决 EMC 问题。如地与地,电源和 IC Pin 间。 7、单点接地(指保护接地、工作接地、直流接地在设备上相互分开,各自成为独立系统。) 8、熔丝作用 9、拟地和数字地单点接地 只要是地,最终都要接到一起,然后入大地。如果不接在一起就是"浮地",存在压差,容易积累电荷,造成静电。地是参考 0 电位,所有电压都是参考地得出的,地的标准要一致,故各种地应短接在一起。人们认为大地能够吸收所有电荷,始终维持稳定,是最终的地参考点。虽然有些板子没有接大地,但发电厂是接大地的,板子上的电源最终还是会返回发电厂入地。如果把模拟地和数字地大面积直接相连,会导致互相干扰。不短接又不妥,理由如上有四种方法解决此问题: (1)用磁珠连接; (2)用电容连接; (3)用电感连接; (4)用 0 欧姆电阻连接。 磁珠的等效电路相当于带阻限波器,只对某个频点的噪声有显著抑制作用,使用时需要预先估计噪点频率,以便选用适当型号。对于频率不确定或无法预知的情况,磁珠不合。 电容隔直通交,造成浮地。 电感体积大,杂散参数多,不稳定。 0 欧电阻相当于很窄的电流通路,能够有效地限制环路电流,使噪声得到抑制。电阻在所有频带上都有衰减作用(0 欧电阻也有阻抗),这点比磁珠强。 10、跨接时用于电流回路 当分割电地平面后,造成信号最短回流路径断裂,此时,信号回路不得不绕道,形成很大的环路面积,电场和磁场的影响就变强了,容易干扰 / 被干扰。在分割区上跨接 0 欧电阻,可以提供较短的回流路径,减小干扰。 11、配置电路 一般,产品上不要出现跳线和拨码开关。有时用户会乱动设置,易引起误会,为了减少维护费用,应用 0 欧电阻代替跳线等焊在板子上。 空置跳线在高频时相当于天线,用贴片电阻效果好。 12. 其他用途 布线时跨线; 调试 / 测试用; 临时取代其他贴片器件; 作为温度补偿器件; 更多时候是出于 EMC 对策的需要。另外,0 欧姆电阻比过孔的寄生电感小,而且过孔还会影响地平面(因为要挖孔)。 还有就是不同尺寸 0 欧电阻允许通过电流不同,一般 0603 的 1A,0805 的 2A,所以不同电流会选用不同尺寸的还有就是为磁珠、电感等预留位置时,得根据磁珠、电感的大小还做封装,所以 0603、0805 等不同尺寸的都有了。

    时间:2020-10-19 关键词: 电路板 贴片电阻 0欧电阻 emc

  • EMC十大经典问题,值得收藏!

    学习接触一门新的技术,总会遇到各种各样的问题,学习EMC也不例外。EMC(电磁兼容)包括EMS(电磁敏感度)和EMI(电磁干扰)两部分,通常我们所说的解决EMC问题,其实就是解决电子设备对外辐射干扰,或者如何防止设备、电子元件被外界电磁波干扰的问题。学习EMC要重视基础知识,像电磁波、电磁场等入门理论,有迫切学会的愿望,在实践中与别人多人交流,几个人的学习交流效果要远比一个人学习问题效果要好得多。 下面整理了EMC工程师常见的兼容性问题、具体解决方法,以供大家做学习笔记。 1、为什么数字电路的地线和电源线上经常会有很大的噪声电压?怎样减小这些噪声电压? 数字电路工作时会瞬间吸取很大的电流,这些瞬变电流流过电源线和地线时,由于电源线和地线电感的存在,会产生较大的反冲电压,这就是观察到的噪声电压。减小这些噪声电压的方法一是减小电源线和地线的电感,如使用网格地、地线面、电源线面等,另一个方法是在电源线上使用适当的解耦电容(储能电容)。 2、在实践中,常见到将多股导线绞起来作为高频导体,据说这样可以减小导线的射频阻抗,这是为什么? 这样增加了导线的表面积,从而减小了高频电阻。 3、电路或线路板电磁兼容性设计时要特别注意关键信号的处理,这里的关键信号指那些信号? 从电磁发射的角度考虑,关键信号线指周期性信号,如本振信号、时钟信号、地址低位信号等;从敏感度的角度考虑,关键信号指对外界电磁干扰很敏感的信号,如低电平模拟信号。 4、怎样防止搭接点出现电化学腐蚀现象? 选择电化学电位接近的金属,或对接触的局部进行环境密封,隔绝电解液。 5、什么是搭接,举出几种搭接的方法。 金属构件之间的低阻抗(射频)连接称为搭接,搭接的方式有焊接、铆接、螺钉连接、电磁密封衬垫连接等。 6、请尽可能多的列出降低地线射频阻抗的方法。 尽量使用表面积大的导体,以减小高频电流的电阻;尽量使导体短些,以减小电阻和电感;在导体表面镀银,减小表面电阻;多根导体并联,减小电感。 7、为什么在有些进口样机中看到有些地线通过电容或电感接地? 为了使地线系统对于不同频率的信号呈现不同的地线结构。 8、导致地线干扰问题的根本原因是什么? 地线的阻抗是导致地线问题的根本原因,由于地线阻抗的存在,当地线上流过电流时,就会产生电压,形成电位差,而我们在设计电路时,是假设地线上各点电位是相同的,地线电位是整个系统工作的参考电位,实际地线电位与假设条件的不同导致了各种各样的地线问题。 9、在进行电磁干扰问题分析时,往往用什么定义来描述地线? 将地线定义为信号的回流线。 10、当穿过面板的导线很多时,往往使用滤波连接器或滤波阵列板,在安装滤波连接器或滤波阵列板时要注意什么问题? 要在滤波连接器或滤波阵列板与机箱面板之间安装电磁密封衬垫或用导电胶带将缝隙粘起来,防止缝隙处的电磁泄漏。 END 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-10-19 关键词: 电磁兼容 emc

  • 科普好文:电磁兼容原理、方法及设计!

    什么是电磁兼容 电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此,EMC包括两个方面的要求:一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值;另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度,即电磁敏感性。 电磁兼容的主要研究对象 ①各种人为噪声,如输电线电晕噪声、汽车噪声、接触器自身噪声及导体开台时放电引起的噪声、电气机车噪声、城市噪声等。 ②共用走廊内各种公用事业设备(输电线、通信、铁路、公路、石油金属管线等)相互间的影响。 ③超高层建筑、输电线、铁塔等大型建筑物引起的反射问题。 ④电磁环境对人类及各种生物的作用。其中包括强电线等工频场,中、短波及微波电磁辐射的影响。 ⑤核电磁脉冲的影响。高空核爆炸产生的电磁脉冲能大面积破坏地面上的指挥、控制、通信、计算机及报系统。 ⑥探谱(TEMPEST)技术。其实质内容是针对信息设备的电磁辐射与信息泄漏问题,从信息接收和防护两方面所开展的一系列研究工作。 ⑦电子设备的误动作。为了防止误动作,必须采取措施以提高设备的抗干扰能力。 ⑧频谱分配与管理。无线电频谱是一种有限的资源,但不是消耗性的,既要科学地管理,又要充分地利用。 ⑨电磁兼容与测量。 ⑩自然界影响等。     提高电磁兼容性的措施 01 使用完善的屏蔽体可防止外部辐射进入本系统,也可防止本系统的干扰能量向外辐射。屏蔽体应保持完整性,对必不可少的门、缝、通风孔和电缆孔等须妥善处理,屏蔽体要有可靠的接地。 02 设计合理的接地系统,小信号、大信号和产生干扰的电路尽量分开接地,接地电阻尽可能小。 03 使用合适的滤波技术,滤波器的通带经过合理选择,尽量减小漏电损耗。 04 使用限幅技术,限幅电平应高于工作电平,并且应双向限幅。 05 正确选用连接电缆和布线方式,必要时可用光缆代替长电缆。 06 采用平衡差动电路、整形电路、积分电路和选通电路等技术。 07 系统频率分配要恰当。当一个系统中有多个主频信号工作时,尽量使各信号频率避开,甚至避开对方的谐振频率。 08 共用走廊的各种设备,在条件许可时,应保持较大的隔距,以减轻相互之间的影响。 电磁兼容性设计的基本原理 1接地 接地是电子设备的一个很重要问题。接地目的有三个: (1)接地使整个电路系统中的所有单元电路都有一个公共的参考零电位,保证电路系统能稳定地干作。 (2)防止外界电磁场的干扰。机壳接地可以使得由于静电感应而积累在机壳上的大量电荷通过大地泄放,否则这些电荷形成的高压可能引起设备内部的火花放电而造成干扰。另外,对于电路的屏蔽体,若选择合适的接地,也可获得良好的屏蔽效果。 (3)保证安全工作。当发生直接雷电的电磁感应时,可避免电子设备的毁坏;当工频交流电源的输入电压因绝缘不良或其它原因直接与机壳相通时,可避免操作人员的触电事故发生。此外,很多医疗设备都与病人的人体直接相连,当机壳带有110V或220V电压时,将发生致命危险。 因此,接地是抑制噪声防止干扰的主要方法。接地可以理解为一个等电位点或等电位面,是电路或系统的基准电位,但不一定为大地电位。为了防止雷击可能造成的损坏和工作人员的人身安全,电子设备的机壳和机房的金属构件等,必须与大地相连接,而且接地电阻一般要很小,不能超过规定值。 电路的接地方式基本上有三类,即单点接地、多点接地和混合接地。单点接地是指在一个线路中,只有一个物理点被定义为接地参考点。其它各个需要接地的点都直接接到这一点上。多点接地是指某一个系统中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上,以使接地引线的长度最短。接地平面,可以是设备的底板,也可以是贯通整个系统的地导线,在比较大的系统中,还可以是设备的结构框架等等。 混合接地是将那些只需高频接地点,利用旁路电容和接地平面连接起来。但应尽量防止出现旁路电容和引线电感构成的谐振现象。 2屏蔽 屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离,以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲,就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来,防止干扰电磁场向外扩散;用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来,防止它们受到外界电磁场的影响。 因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量(涡流损耗)、反射能量(电磁波在屏蔽体上的界面反射)和抵消能量(电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场,可抵消部分干扰电磁波)的作用,所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。 屏蔽体材料选择的原则是: (1)当干扰电磁场的频率较高时,利用低电阻率(高电导率)的金属材料中产生的涡流(P=I2R,电阻率越低(电导率越高),消耗的功率越大),形成对外来电磁波的抵消作用,从而达到屏蔽的效果。 (2)当干扰电磁波的频率较低时,要采用高导磁率的材料,从而使磁力线限制在屏蔽体内部,防止扩散到屏蔽的空间去。 (3)在某些场合下,如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时,往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。 3其他 (1)滤波 滤波是抑制和防止干扰的一项重要措施。 滤波器可以显着地减小传导干扰的电平,因为干扰频谱成份不等于有用信号的频率,滤波器对于这些与有用信号频率不同的成份有良好的抑制能力,从而起到其它干扰抑制难以起到的作用。所以,采用滤波网络无论是抑制干扰源和消除干扰耦合,或是增强接收设备的抗干扰能力,都是有力措施。用阻容和感容去耦网络能把电路与电源隔离开,消除电路之间的耦合,并避免干扰信号进入电路。对高频电路可采用两个电容器和一个电感器(高频扼流圈)组成的CLCMπ型滤波器。滤波器的种类很多,选择适当的滤波器能消除不希望的耦合。 (2)正确选用无源元件 实用的无源元件并不是“理想”的,其特性与理想的特性是有差异的。实用的元件本身可能就是一个干扰源,因此正确选用无源元件非常重要。有时也可以利用元件具有的特性进行抑制和防止干扰。 (3)电路技术 有时候采用屏蔽后仍不能满足抑制和防止干扰的要求,可以结合屏蔽,采取平衡措施等电路技术。平衡电路是指双线电路中的两根导线与连接到这两根导线的所有电路,对地或对其它导线都具有相同的阻抗。其目的在于使两根导线所检拾到的干扰信号相等。这时的干扰噪声是一个共态信号,可在负载上自行消失。另外,还可采用其它一些电路技术,例如接点网络,整形电路,积分电路和选通电路等等。总之,采用电路技术也是抑制和防止干扰的重要措施。 1、电磁兼容的分层设计原则 这主要是按照电磁兼容设计的先后顺序来考虑的,从先到后可分为以下几层: (1)元器件的选择和PCB设计,这是关键的; (2)接地设计,这是主要的手段。以上两层如果设计的好,可完成电磁兼容的80%以上的工作。 (3)屏蔽设计; (4)滤波设计和瞬态骚扰抑制。以上两层是辅助手段,多为事后补救措施,也是我们最不提倡的。 (5)可根据实际电路需要,结合以上几层来综合设计。 2、保证电磁兼容的方法 主要根据构成干扰的三要素从下几方面来保证电磁兼容。 2.1在不同等级上保证电磁兼容 1)从元器件级上来说,当是无源元件时,考虑 (1)工作频带以外的元件参数与工作频带上的有很大的区别; (2)插件元件的末端引线有电感存在,当高频时这个电感易发生电磁兼容问题; (3)元件有寄生电容,寄生电感,在电路上表现为分布参数,在分析电路时也要考虑由它带来的等效电路。当是有源元件时,工作中产生的电磁辐射也会以传导电流的方式成为干扰源,当是非线性元件时还可能发生频谱成分的变化,这种变化也会引起干扰。 2)从设备级上来说,主要是保证减少对敏感设备的耦合,可考虑 (1)增加脉冲前沿时间以减少干扰的频宽; (2)消除电路中震荡器产生的谐波及信号的谐波; (3)限制干扰辐射或消除干扰的传播途径。 3)从系统级上来说,主要是靠组织或系统工程的方法来保证,因为有可能在单个设备上的电磁兼容得到了改善,但同时却影响了其它设备的工作条件,使得其它设备的性能指标变坏,此时需要从系统上折中考虑,另外,重要的一点是电磁兼容设计必须得到系统总体设计的高度重视。 2.2减小导线之间的耦合 主要是从增大导线之间的距离,使用屏蔽,使用双绞线或使用屏蔽加双绞这几个方面来考虑。 2.3接地 主要应考虑 (1)接地导线及公共线的阻抗应最小,最好小于产品最高工作频率的λ/20以内; (2)接地导线应采用横截面为管形的接地线; (3)可靠接地,并防止连接点形成氧化层; (4)使用一点并联接地(低频用)或者多点接地(高频用)。 2.4屏蔽 当是低频磁场时,主要考虑磁屏蔽,当屏蔽层越厚,材料导电率越高,屏蔽效能越好;当是高频磁场、电场或电磁场时,主要考虑用薄金属屏蔽并良好接地。另一个值得注意的是在线缆制作时,要求电缆屏蔽层和连接器插头的金属外壳要有360度的完整搭接,不能出现“猪尾巴”现象,否则效果大大打折扣。 2.5滤波 主要考虑 (1)抑制工作频带以外的干扰; (2)在信号电路中用吸收滤波器消除无用的频谱成分; (3)在电源电路(尤其是开关电源中),操纵电路,控制电路,以及转换电路中消除产生的干扰。在工程实际中,一个最值得注意的地方是电源滤波器的安装,常见的滤波器的错误安装如图2所示。 2.6电子设备的空间位置 由于各种电子设备的接收特性以及干扰源设备的辐射特性都具有一定的方向性和一定的作用距离,可以利用这些特性适当安排电子设备在设备空间中的位置以避免干扰和被干扰,即注意确定电子设备之间的空间距离和位置的格局。 3、PCB设计技术 除了元器件的选择和电路设计外,良好的印制板(PCB)布线在电磁兼容设计中也是一个非常重要的因素。既然PCB是系统的固有成分,在PCB布线中增强电磁兼容性不会给产品的最终完成带来附加费用,从这一点来说也是非常经济的。 3.1注意电磁兼容设计的带宽 在EMC中,除了基本频率外,还需考虑谐波因素,通常取十倍频,但在数字电路中却有些不同,比如在时钟电路和逻辑门电路中,辐射带宽与数字信号的上升沿或下降沿有关系,而不是数字信号的重复周期,其关系为:rtF/1max,其中rt是脉冲的上升沿时间。例如,典型时钟驱动的边沿速率是2ns,此时,maxF≈160MHz,再考虑十倍频,则此时钟电路可能产生直到1.6GHz的辐射带宽。所以在选择器件时要选择慢速的逻辑器件系列,因为器件对电磁辐射贡献的大小与工作频率无直接关系而只取决于边沿速率(这和从电路功能设计上选择快速器件是矛盾的,在电路设计时需要折中考虑)。还有从器件的抗扰能力上来说,CMOS器件是最好的,因为它的噪声容限高。从封装上来说,BGA是最好的,因为它的引线很短。脉冲信号的频谱如图3所示。 3.2注意用于PCB电磁兼容设计的电路与电路原理图不同 主要是由于PCB的电路原理图没有考虑电路中元件及PCB线条的分布参数,如分布电感,分布电容,分布互感,分布互电容以及传输延迟等项。例如导线在高频时等效于电感和电阻的串联。开关速度越高,对负载阻抗的要求就越高,要求时钟驱动器的输出阻抗必须等于时钟线条的波阻抗,通常时钟驱动器都要加串联电阻,经验值一般为10~30Ω。 3.3注意PCB布线原则 (1)20-H原则,决定印制线条间的距离,表述如下:所有的具有一定电压的PCB都会向空间辐射电磁能量(如图4a),为减小这个效应,PCB的物理尺寸都应该比最靠近的接地板的物理尺寸小20H(其中H是两层PCB的间距),即3mm左右,这样可使辐射强度下降70%(如图4b)。20-H原则示意图如图4所示: 根据工程实际经验,采用20-H规则后会大大提高PCB的自激频率。 (2)3-W原则,它决定PCB的电源层与边沿的距离,表述如下:当两条印制线的间距较小时,两线之间会发生电磁串扰,从而使电路功能失常。为避免这种影响,应保持任何线条间距不小于三倍的印制线条宽度,即3W,W为印制线条宽度。印制线条的宽度取决于线条阻抗的要求。 (3)保证信号在PCB上可靠的传输,确保信号的完整性。这里面主要的问题一般包括时延、阻抗不匹配、地弹跳、串音等。这不但影响到电子器件的稳定工作,还会产生电磁干扰。一般在高速逻辑设计中最容易碰到时延问题,处理不好会产生不希望的脉冲干扰。传输时延对信号的影响如图5所示。 3.4注意确定PCB布线层数 首先在设计中要有一个重要的概念,就是每个布线层最好与实平面(电源或接地)相邻。原则: (1)电源平面应靠近接地平面并且安排在接地平面之下。这样可以利用两金属平板之间的电容作电源的平滑电容,同时地平面还可以对电源面的辐射电流起到屏蔽的作用。 (2)数字电路和模拟电路分开。数字地和模拟地之间可以不开槽,但须有一个完整的统一的地平面,且严格按数字部分和模拟部分分区。 (3)中间层的印制线条形成平面波导,在表面层形成微带线,两者传输特性不同。 (4)电路尤其高频电路是主要的干扰和辐射源,一定要单独安排,远离敏感电路。 (5)信号面应安排与整块金属平面相邻,这样是为了产生通量对消作用。 (6)不同层所含的杂散电流和高频辐射电流不同,布线时应区别对待。对于杂散电流可以用去耦电容,对于高频辐射电流可以通过减小回路面积。 以下是常见的PCB层设计,供参考(S表示信号层,G表示地层,P表示电源层)。四层板:S1,G,P,S2 六层板:S1,G,S2,P,G,S3 八层板:S1,G,S2,G,P,S3,G,S4 十层板:S1,G,S2,S3,G,P,S4,S5,G,S6(但S4对电源噪声敏感) 3.5注意PCB接地设计 1)首先,要建立分布参数的概念。高于一定频率时,任何金属导线都可看成是由电阻和电感构成的器件,所以,接地引线具有一定阻抗并且构成电气回路,不管是单点接地还是多点接地都必须构成低阻抗回路进入真正地或机架。 2)接地方法 (1)单点接地。如果元件,电路的工作频率小于1MHz时,单点接地是很好的方式,但当频率升高时,连接线电感作用突出,此时接地阻抗将升高,当接地线的长度为周期信号四分之一波长的奇数倍时,不但阻抗高,还会成为辐射电磁能量的天线。 (2)多点接地。高频电路均采用多点接地,此时可使接地阻抗达到最小,可将射频电流由接地平面分流到金属地板上去,因为实体金属板有较低的电感分量会形成低阻抗回路。 (3)数字电路应当作为高频模拟电路处理,也应该保持低电感接地,并使用高质量退耦电容(0.1uF并联0.001uF相差两个数量级)接地。 (4)接地与信号回路,射频电流总要找一条道路回馈到起始点去,在电磁兼容设计中,通常总是使高速逻辑电路尽可能靠近底版,接地板安装,以便更好减少高频辐射环路。接参考地的地线长度一定要很短,短到产品最高工作频率的λ/20以内。 (5)接地次序,由于一般是电源地骚扰(或噪声)最大,故它应先接到参考地(这样做的目的是让参考地先把骚扰吸收掉),然后再送到模拟地和数字地上去。 3.6注意PCB中电容的设计 EMC中的电容可分为退耦电容,旁路电容,和容纳电容。退耦电容主要是用来滤除高频器件在电源板上引起的辐射电流,为器件提供一个局域化的直流,还能减低印制电路中的电流冲击的峰值,通常陶瓷电容被用来作为退耦电容,其值取决于最快信号的上升时间和下降时间例如,对于33MHz的时钟信号,可以使用4.7uF到100uF的电容,对于100MHz的时钟信号,可以使用10uF的电容;另外,工程上也要考虑ESR对退耦能力的影响,一般选择ESR值低于1欧姆的电容。旁路电容能消除高频辐射噪声,通常铝电解电容和钽电容比较适合做旁路电容,其电容值取决于PCB板上的瞬态电流要求,一般在10-470uF范围内,若PCB板上有许多集成电路,高速开关电路和具有长引线的电源,则应选择大容量的电容。容纳电容是用来解决开关器件工作时电源电压会发生突降的问题。 总之,选择电容时,不但应该选择温度系数好的,还要选择等效串联电感小的(小于10nH)和等效串联电阻小的(小于0.5Ω)电容。从材质上说,低于50MHz时一般选择Z5U材质,它性能稳定,介电常数大,电容容量大,大于50MHz时一般选择NPO材质,它介电常数小。通常工程上的实际做法是一大一小(指电容值)两个电容并联使用。 3.7注意PCB过孔的设计 在布线时尽量少穿过孔,因为过孔阻抗和线阻抗不一样,存在阻抗突变,从而产生驻波使信号变坏,容易形成辐射,尤其是在时钟需要穿层时,要做技术处理,时钟线跨层时的处理如图6所示。 -END- 来源 | 电磁兼容之家 | 整理文章为传播相关技术,版权归原作者所有 | | 如有侵权,请联系删除 | 【1】成功设计符合EMC/EMI 要求的十个技巧 【2】超详细讲解!用PCB分层堆叠控制EMI辐射 【3】开关电源的PCB布线设计技巧——降低EMI 【4】再谈经典问题:到底怎么区分EMI、EMS、EMC? 【5】EMI、PFC、拓扑……那你知道这些东西的实物长什么样吗? 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-09-29 关键词: 电磁兼容 emc

  • EMC测试的那些项目,你都知道么?

    本文来源于硬件十万个为什么 EMC检测(电磁兼容性检测)的全称是Electro Magnetic Compatibility,其定义为“设备和系统在其电磁环境中能正常工作且不对环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力” 该定义包含两个方面的意思,首先,该设备应能在一定的电磁环境下正常工作, 即该设备应具备一定的电磁抗扰度(EMS);其次,该设备自身产生的电磁骚扰不能对其他电子产品产生过大的影响,即电磁骚扰(EMI)。 EMI的检验项目 ①谐波电流(2~40次谐波) ②闪烁Flicker ③传导骚扰(CE) ④辐射骚扰(RE) EMS的检验项目 ①. 静电放电抗扰度(ESD); ②. 辐射电磁场(80MHz~1000 MHz)抗扰度(RS); ③. 电快速瞬变/脉冲群抗扰度; ④. 浪涌(雷击)抗扰度; ⑤. 注入电流(150kHz~230MHz)抗扰度(CS); ⑥. 电压暂降和短时中断抗扰度 1、Harmonic(谐波测试) Standard:EN61000-3-2 a) 规定向公共电网发射的谐波电流的限值。 b)指定由在特定环境下被测设备产生的输入电流的谐波成分的限值。 c) 适用于输入电流小于或等于16A的接入公共低电压网络的电子电气设备。 谐波测试主要是检验低压供电网络中的谐波可能对这些频率敏感的设备所产生的影响。 谐波实验原理:由于电子设备的工作模式、非线性元件和各种干扰噪声等原因,导致其输入电流不是完全的正炫波,往往含有丰富的高次谐波成分对电网造成污染。 电力系统中的谐波指的是那些频率为供电系统额定频率整数倍的 正弦电压或正弦电流。 公共输电系統出現谐波电流会引起以下问题﹕ 1、损失更多电能﹐每一个谐波都有无功功率部分、有功功率部分﹐(其中有功功率会令导线发热﹐导致导线要采用更大面积); 2、电子部件使用寿命缩短; 3、电压失真导致电机效率降低 谐波电压是由叠加在电源电压上的一个或多个连续正炫波的组合波构成 。 谐波导致电网电压产生畸变 A  类限值 2. 电压波动和闪烁 Flicker Standard: EN 61000-3-3 a)对定电压波动和闪烁对公共电网的影响的限值。 b) 指定在特定的条件下被测样机产生的电压变化限值和评估方法的指导。 c)适用于每相输入电流小于或等于16A的接入公共低电压网络的220V到250V,50Hz的电子电气设备 该标准的目的是为了保证产品不对与其连接在一起的照明设备造成过度的闪烁影响(灯光闪烁)。 下表对于各相对电压变化值允许的分钟变化率或变化时间。可以理解为电压变化幅度越大,允许的变化速度就越小,或者说是要求变化的时间也越大。 限值: 3.传导骚扰 CE (0.15-30MHz) Standard:EN61000-6-4 A) 电子电气测量测试设备 B)电子电气控制设备 C)电子电气实验室设备 Classification of equipment Class A: (非家用)equipment suitable for use in all establishments other than domestic and those directly connected to a low voltage power supply network which supplies buildings used for domestic purposes. Class B: (家用)equipment suitable for use in domestic establishments and in establishments directly connected to a low voltage power supply network which supplies buildings used for domestic purposes. 传导骚扰实验原理: 当电子设备干扰噪声的频率小于30MHz, 主要干扰音频频段,电子设备的电缆对于这类电磁波的波长来说,还不足一个波的波长(30MHz的波长为10m), 向空中辐射的效率很低,这样若能测得电缆上感应的噪声电压,就能衡量这一频段的电磁噪声干扰程度,这类噪声就是传导噪声。 LISN的作用: 1.在EUT及供电电源之间起高频隔离作用,避免来自供电电源的噪声进入EUT, 影响测量结果。 2.模拟实际的供电电源阻抗,为EUT的电源端子间提供规定的阻抗,以使测量结果统一化。 3.保持测试频段内的阻抗稳定为50欧,以实现与测量接收机/频谱分析仪的输入 阻抗匹配。 4.辐射骚扰 RE (30-1000MHz) Standard:EN61000-6-4 Classification of equipment Class A: equipment suitable for use in all establishments other than domestic and those directly connected to a low voltage power supply network which supplies buildings used for domestic purposes.非家用 Class B: equipment suitable for use in domestic establishments and in establishments directly connected to a low voltage power supply network which supplies buildings used for domestic purposes. 家用 a)电子电气测量测试设备 b)电子电气控制设备 c)电子电气实验室设备 辐射骚扰实验原理: 当天线的总长度大于信号波长λ的1/20,会向空间产生有效的辐射发射,当天线的长度为λ/2的整数倍时,辐射的能量最大。当噪声频率大于30MHz时,电子设备的电缆,开孔、缝隙都容易满足上述条件,形成辐射发射。 5.静电放电 ESD Standard: IEC 61000-4-2 Criteria B 目的是检验单个设备或系统抗静电泄放干扰的能力。 实验原理:ESD实验是模拟人体、物体在接触设备时产生的静电放电或人体、物体对邻近物体的放电包括直接通过能量的交换,引起器件的损坏或放电所引起的近场(电场和磁场的变化),造成设备的误动作。 Test Setup 6、辐射抗扰度 RS Standard: IEC 61000-4-3 Criteria A 目的是检验单个设备或系统抗电场干扰的能力。 Test Waveform 频率范围:80MHz-2.5GHz, 调制方式:80% AM, 1kHz sin-wave 频率步长:1% 驻留时间: 3s Test Setup 7、快速脉冲群 EFT/Burst Standard: IEC 61000-4-4 Criteria B 实验目的是考察单个设备或系统抗快速瞬变干扰的能力,这些瞬变骚扰是由于感性负载的中断等瞬变动作,导致脉冲成群的出现,脉冲重复频率高,上升时间短,单个脉冲能量低等会导致设备误动作。 Test Setup 8.雷击浪涌 Surge Standard: IEC 61000-4-5 Criteria B 实验目的是考察EUT抗浪涌干扰的能力,这些瞬变骚扰是由于其他设备的故障短路,主电源系统切换,间接雷击等产生的干扰。 Test Waveform 9.传导射频干扰 CS Standard: IEC 61000-4-6 Criteria A 实验目的是考察单个设备或系统抗传导骚扰的能力。 实验原理:主要考察外界从导线或电缆而引入的0.15MHz-80MHz的连续干扰电压时的抗扰性。 Test Waveform 频率范围:0.15MHz-80MHz 调制方式:80% AM, 1kHz sin-wave 频率步长:1% 驻留时间: 3s 6.公频磁场 Rated power frequency magnetic field Standard: IEC 61000-4-8 Criteria A 实验验目的是考察EUT抗磁场干扰的能力。 *针对工业环境要求 *针对磁敏感设备,例如霍尔元件 7.电压暂降和跌落 Dips Standard: IEC 61000-4-11 Criteria B & C 实验验目的是考察EUT抗电压跌落和暂降的能力。 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-09-21 关键词: 电磁 emc

  • 从电源模块的设计与应用角度看EMC的设计优化

    从电源模块的设计与应用角度看EMC的设计优化

    我们都知道EMC实践性很强,但如果我们掌握一些基本原理,在设计 EMC 前级电路时,将更有方向进行试验,从而缩短项目开发的时间。 完善的浪涌防护电路搭配性能稳定的电源模块将会最大程度的保证系统供电的稳定可靠。ZLG 致远电子自主研发、生产的隔离电源模块,具有宽输入电压范围,隔离 1000VDC、1500VDC、3000VDC 及 6000VDC 等多个系列,封装形式多样,兼容国际标准的 SIP、DIP 等封装。全系列隔离 DC-DC 电源通过完整的 EMC 测试,静电抗扰度高达 4KV、浪涌抗扰度高达 2KV,为用户提供稳定、可靠的电源隔离解决方案。 在电源模块应用中,EMC 设计往往是重中之重,因为关乎整个用户产品的 EMC 性能。那么如何提升 EMC 性能呢?本文从电源模块的设计与应用角度为您解读。 EMC 测试又叫做电磁兼容,描述的是产品两个方面的性能,即电磁发射 / 干扰 EME 和电磁抗扰 EMS。EME 中包含传导和辐射;而 EMS 中又包含静电、脉冲群、浪涌等。为提升用户系统稳定性,接下来我们将为大家讲述如何灵活应用以上方法优化电源 EMC,本文将从电源的设计与应用等角度介绍 4 种常用解决方案: 接下来讲述增强电源模块系统稳定性的几个方案。 一、浪涌防护电路 电源模块在实际应用中,工程师们经常使用浪涌防护电路来确保 EMC 性能,保证系统的稳定性。浪涌电压的来源有多种,比如:雷击、短路故障、设备频繁开机等;话不多说,直接来看浪涌防护电路该如何设计: 如图 1 所示,为提高输入级的浪涌防护能力,在外围增加了压敏电阻和 TVS 管。但图中的电路(a)、(b)原目的是想实现两级防护,但可能适得其反。如果(a)中 MOV2 的压敏电压和通流能力比 MOV1 低,在强干扰场合,MOV2 可能无法承受浪涌冲击而提前损坏,导致整个系统瘫痪。同样的,电路(b),由于 TVS 响应速度比 MOV 快,往往是 MOV 未起作用,而 TVS 过早损坏。所以正确的接法一般是如图(c)、(d)所示,在两个 MOV 或是 MOV 和 TVS 之间接一个电感,将防护器件分隔成两级。 图 1 两级浪涌防护 另外,也可以在 MOV 和 TVS 之间加一个电阻,可以防止 TVS 先导通到损坏;在选取 R 的时候要考虑 R 的功耗,以免 R 先损坏;同时可以并联电容,吸收能量,提高抗浪涌能力,如下图。 注意:MOV 和 TVS 的选型很关键,选择适当的最大允许电压和最大通流量很重要,这个就要参照电源模块的输入电压以及浪涌试验等级,如果电压选择小了后端供电不正常,选择大了起不到保护作用,通流量选小了器件容易损坏。 二、电源模块的 PCB 设计 因为模块电源产品有模块电源的 PCB 设计规范要求,它要考虑散热设计、EMC 设计、干扰设计和生产工艺设计等等,涉及的内容非常多,所以 PCB 设计在模块电源产品开发过程中是作为最重要的环节之一来对待的,如下图所示: 三、电源模块的内部电路设计 电源模块都不是线性电源类型,都是开关电源,在开关管开通、关断时,电压和电流都会被斩波,造成较大瞬态变化(di/dt、dv/dt),所以开关电源是较大的 EMC 干扰源。隔离电源模块常用的电路拓扑:隔离正激和隔离反激。通过产品内部电路设计+PCB 设计,使得产品的 EMC 性能达到最优状态。 四、电源模块传导骚扰设计 设计电源模块传导骚扰电路,首先需要分析电源模块的传导骚扰情况,并找到对应解决方案。下面列举一些情况通过示波器进行分析: 1、 低频:150KHz-1MHz 频率,尤其是开关频率点——差模骚扰 解决方案:差模滤波 2、 中频: 1MHz-10MHz 频率——差模和共模骚扰 解决方案:适当稍加点共模滤波 3、 高频: 10MHz-30MHz 频率——共模骚扰 解决方案:共模滤波 所以,为了解决电源模块传导骚扰问题,应在模块传输路径上添加差模滤波和共模滤波电路;如下图所示: 经验分享:若经示波器测试某电源模块频率范围为 30MHz-1000MHz;从传导骚扰波形预测辐射骚扰好坏,高频段呈直线性上升无下跌趋势的,产品的辐射骚扰一般都会很差。

    时间:2020-09-17 关键词: 电源 浪涌防护电路 emc

  • 图文解析:电源PCB布板与EMC的关系

    导读:说起开关电源的难点问题,PCB布板问题不算很大难点,但若是要布出一个精良PCB板一定是开关电源的难点之一(PCB设计不好,可能会导致无论怎么调试参数都调试布出来的情况,这么说并非危言耸听)原因是PCB布板时考虑的因素还是很多的,如:电气性能,工艺路线,安规要求,EMC影响等等;考虑的因素之中电气是最基本的,但是EMC又是最难摸透的,很多项目的进展瓶颈就在于EMC问题;下面从二十二个方向给大家分享下PCB布板与EMC。 一、熟透电路方可从容进行PCB设计之EMI电路  上面的电路对EMC的影响可想而知,输入端的滤波器都在这里;防雷击的压敏;防止冲击电流的电阻R102(配合继电器减小损耗);关键的虑差模X电容以及和电感配合滤波的Y电容;还有对安规布板影响的保险丝;这里的每一个器件都至关重要,要细细品味每一个器件的功能与作用。设计电路时就要考虑的EMC严酷等级从容设计,比如设置几级滤波,Y电容数量的个数以及位置。压敏大小数量选择,都与我们对EMC的需求密切相关,欢迎大家一起讨论看似简单其实每个元器件蕴含深刻道理的EMI电路。 二、电路与EMC:(最熟悉的反激主拓扑,看看电路中哪些关键地方蕴含了EMC的机理)  上图的电路中打圈几部分:对EMC影响非常重要(注意绿色部分不是的),比如辐射大家都知道电磁场辐射是空间的,但基本的原理是磁通量的变化,磁通量涉及到磁场有效截面积,也就是电路中对应的环路。电流可以产生磁场,产生的是稳定的磁场,不能向电场转化;但变化的电流产生变化的磁场,变化的磁场是可以产生电场(其实这就是有名的麦克斯韦方程我用通俗语言来说),变化的电场同理可产生磁场。所以一定要关注那些有开关状态的地方,那就是EMC源头之一,这里就是EMC源头之一(这里说之一当然后续还会讲到其它方面);比如电路中虚线环路,是开关管开通和关断的环路,不仅设计电路时开关速度可以调节对EMC影响,布板走线环路面积也有着重要的影响!另二个环路是吸收环路和整流环路,先提前了解下,后面再讲!三、PCB设计与EMC的关联1.PCB环路对EMC的影响非常重要,比如反激主功率环路,如果太大的话辐射会很差。 2.滤波器走线效果,滤波器是用来滤去干扰的,但若是PCB走线不好的话,滤波器就可能失去应该有的效果。 3.结构部分,散热器设计接地不好会影响,屏蔽版的接地等;4.敏感部分与干扰源头过近,比如EMI电路与开关管很近,必然会导致EMC很差,需要有清晰的隔离区域。 5.RC吸收回路的走线。 6.Y电容接地与走线,还有Y电容的位置也很关键等等! 等等。先想到这说这些,后续会具体讨论,先起个引子。 下面举一个小例子: 如上图中虚线框,X电容引脚走线做了内缩的处理,大家可以学习下,如何让电容引脚走线外挂(采用挤电流走线)。这样X电容的滤波效果才能够达到最佳状态。四、PCB设计之准备事项:(准备充分了,方可设计步步稳健,避免设计推翻重来) 大致有以下的一些方面,都是自己设计过程会去考虑,所有的内容跟别的教程无关,都是只是自己的经验总结。 1.外观结构尺寸,包括定位孔,风道流向,输入输出插座,需要与客户系统匹配,还需要与客户沟通装配上的问题,限高等等。 2.安规认证,产品做哪种认证,哪些地方做到基本绝缘爬电距离要留够,哪些地方做到加强绝缘留够距离或开槽。 3.封装设计:有没有特殊期间,如定制件封装准备。 4.工艺路线选定:单面板双面板选择,或是多层板,根据原理图及板子尺寸,成本等综合评估。 5.客户的其他特殊要求。 结构工艺相对会更灵活,安规还是比较固定的部分,做什么认证,过什么安规标准,当然也有一些安规是很多标准中通用的,但也有一些特殊产品比如医疗会比较严苛。为了新入门工程师朋友们不至于眼花缭乱;接下来列出些普遍产品通用的,下面是对于IEC60065总结出来的具体布板要求,针对安规需要牢记,碰到具体产品要会针对性处理: 1.输入保险丝焊盘制件的距离安规要求大于3.0MM,实际布板按照3.5MM(简单说保险丝前按照3.5MM爬电距离,之后按照3.0MM爬电距离)2.整流桥前后安规要求2.0MM,布板按照2.5MM。 3.整流后安规一般不做要求,但是高低压间根据实际电压大小留距离,习惯400V高压留2.0MM以上。 4.初次级间安规要求6.4MM(电气间隙),爬电距离按照7.6MM为最佳。(注意这个跟实际输入电压相关,需要查表具体计算,提供数据仅供参考,以实际场合为准) 5.初次级用冷地,热地标识清晰;L,N标识,输入AC INPUT标识,保险丝警告标识等等都需要清晰标出。 大家对上面有疑问的,也可以讨论,互相学习! 再次重申实际安规距离跟实际输入电压相关以及工作环境有关,需要查表具体计算,提供数据仅供参考,以实际场合为准;五、PCB设计之安规考虑其它因素1.明白自己产品做什么认证,属于什么产品种类,比如医疗,通信,电力,TV等各不相同,但也有很多相通的地方。 2.安规中与PCB布板紧密的地方,了解绝缘的特点,哪些地方是基本绝缘,哪些地方是加强绝缘,不同标准绝缘距离是不一样的。最好是会查标准,并且会计算电气距离,爬电距离。 3.产品的安规器件重点注意,比如变压器磁性与原副边关系; 4.散热器与周边距离问题,散热器接的地不一样绝缘情况也不一样,接大地还是冷地,热地绝缘也布一样。 5.保险的距离特别注意,要求最严格地方。保险丝前后距离布一致。 6.Y电容与漏电流,接触电流关系。 后续会详细说明距离该怎么留,如何做好安规要求。六、PCB设计之电源布局 1.首先衡量PCB尺寸与器件数量,做到疏密有致,要不然一块密,一块稀疏很难看。 2.将电路模块化,以核心器件为中心,关键器件优先放的原则一次放置器件。 3.器件呈垂直或水平防置,一是美观,二是方便插件作业,特殊情况可以考虑倾斜。 4.布局时需要考虑到走线,摆放到最合理位置方便后续走线。 5.布局时尽可能减小环路面积,四大环路后面会详解到。 做到上述几点,当然要灵活运用,比较合理的布局很快就会诞生。 下面是我画的第一块处女PCB板,好多年前的事情,当时非常的艰苦完成的,中间可能有小问题,不过大体布局还是值得学习的:  此图功率密度还是比较高,其中LLC的控制部分,辅助源部分以及BUCK电路驱动(大功率多路输出)部分在小板上,就没拿出来,看看主功率方面的布局特点吧: 1.输入输出端子是固定死的,不能动,板子是长方形的,主功率流向如何去选择? 这里采用由下至上,由左及右的方式来布局,散热是依靠外壳。 2.EMI电路还是清晰的流向,这点很重要,要不混乱了不美观也对EMC不好。 3.大电容的位置尽量考虑到了PFC环路以及LLC主功率环路; 4.副边的电流比较大,为了走电流,以及整流管散热,采用了这样的布局,整流管在上,BUCK电路MOS管在下,散热分散效果好;大功率的顶层一般走负,底层走正。 每个板子有自己的特点,当然也有自己的难处,如何合理解决是关键,大家从中能理解布局合理选取的含义吗?七、PCB实例赏析 可以根据之前谈论的PCB布局要点,检视此板,是否做的很到位,我认为是做到比较好的地方了,当然瑕疵总会有,也可以提出来,单面板如此紧凑能做到这样已实属不易了,可以借此板学习讨论!后面还会针对此板讲解学习,大家先欣赏下。  八、PCB设计之四大环路认识:(PCB布局的基本要求就是四大环路面积小) 补充一下,吸收环路(RCD吸收以及MOS管的RC吸收,整流管的RC吸收)也很重要,也是产生高频辐射的环路,对上图有任何疑问,都欢迎讨论,不怕任何质疑,只要是针对问题的质疑,一起讨论学习才能更大的进步!九、PCB设计之热点(浮动电位点)及地线:  注意事项:    1.针对热点,一定要特别注意(高频开关点),是高频辐射点,布局走线对EMC影响很大。 2.热点构成的环路小,走线短,并且走线不是越粗越好,而是够走电流够用就好。 3.地线要单点接地。主功率地和信号地分开,采样地单独走。 4.散热器的地需要接主功率地。十、EMC整改心得体会  均为个人理解,或许与传统资料教材有差异,请自己斟酌,反正我觉得很多通用的教材结果没我自己总结的使用,自夸了。想说的很多,可能有些乱,都是实践出来的!EMC产生以及测试时测得的结果如何去理解:简单来说就是如何对症下药,很多情况拿到第一轮测试结果,怎么将结果和电源去对照分析;主题思路如下: 1、针对传导,测试范围标准15K-30M,常见的EN55022是150K起。传导的源头是怎么产生的呢?针对低频,主要是开关频率以及其倍频(后续有图解),这种从源头是无法解决的,开关频率是无法消除的,当然你可以改变开关频率,那也只是将测试结果移动了,并没有真正意义上消除。只能通过滤波器来解决,一般来说对于低频采用R10K这种高磁通材质有很好的效果,磁环大小跟你功率有关系,一般达到10MH感量,甚至更大到20MH,配合Y电容一般能很好解决,低频不是难点;真正的难点是高频,个人认为,高频的起因就复杂多了,有开关导致,有变压器可能,也有电感的可能,也就就是一切存在开关状态的地方都可能存在(怎么判断具体位置,后续讲解),这里需要一番摸索;找到源头未必源头能解决,可能有改善,还是的配合滤波器。针对高频,采用低磁通材质,如镍锌环,感量一般都是UH级别的,配合合适Y电容(比较复杂的电源,建议布板时多留几个Y电容位置,方便整改); 2、一些配合手段,很多教材都提到增大X电容判断差模还是共模,有一定意义可能现实帮助不大,设计时一般我们X电容都会放到合适的值。并且增大X电容就能解决差模问题,也是瞎扯,所以很多教材都是提供一定意义指导,个人觉得没什么用。我觉得比较好的手段有几个:1.对照接地和不解地总结差异,不接地可能更差,原因是系统构造的传导途径少了;也可能有改善,说明是通过地回路传导到端口。具体解决措施,针对电路接地的点Y电容进行调节以及加磁珠。2.在输入端口套磁环,若套低U环有改善,调节第一级滤波电感。3复杂的系统注意EMI电路的屏蔽措施。若措施都没什么效果,反省PCB设计,这方面在PCB设计中会讲到。 3、针对辐射:必须找出源头去解决,观测第一次测试结果,若是30M附近超出,跟接地相关,系统上找接地,并且要判断测试时是否接地良好,有时候输入线都有影响。2.40M-100M以内,一般是MOS管开通关断引起,有时后为了现场不好直接判断是开通还是关断,可针对性整改观测结果去验证(当然这都得花钱,后续会讲解如何用示波器去判断,这可是密招)。3 100M以上多为二极管引起,整改二极管吸收电容,大功率的有的可能是同步整流,更改MOS管吸收环路,记住有时候调整C时还得配合R整改。 要说的太多,后续针对具体实例去补充吧,先手打这么多,反正我打的够辛苦,能引起共鸣很难,毕竟每个人的整改经历差很多,就当给新人朋友一些启示吧,后续会举例说明!十一、布板走线之滤波电容走线 滤波电容的走线对滤波效果有至关重要的作用,走的不好,可能失去其应有的滤波效果。 图一是副边整流滤波走法,使二个电容效果分摊,避免第二个电容在整流回路中失效。 图二:为输出滤波电容走线,一定不要外挂(也就是被旁路掉),走的不好输出纹波很差。 十二、LLC电路的布板与EMC  LLC电路大家最熟悉不过了,虚线圆圈是驱动电路,在电路设计时紧靠MOS管放置,也就是说IC提供的驱动只需要引二根线拉到驱动电路,驱动电路离MOS管近,避免被干扰(同时走线时也要注意驱动干扰到敏感信号,既是敏感信号也是干扰源);一旦驱动被干扰电源可想而知。 同理同步整流的MOS管驱动也要离同步整流管近,设计原理图时像此图这样放就能很好理解,假如你将这电路给PCB工程师布板,他就很直观如何布局走线,你若是画得很乱,很多PCB工程师对电路理解得布透彻可能就容易布错板。 另外:原边有一个重要的环路,PFC电容与MOS管以及变压器,谐振电感,谐振电容构成的环路面积小; 副边整流滤波环路同样重要,电容的走线之前讲过,也很重要; 走线时注意高低压的距离,有些地方电压是浮动的,必须当作高压来对待,比如上管驱动以及对应的参考电压。 至于EMC方面LLC的开通是软开关,开通对EMC几乎没有影响,重点关注是关断速度的快慢对EMC影响;还有MOS管结电容并的电容对EMC影响很大,选择电容不合适,或是不加(MOS管自身也有结电容)对EMC都可能有影响,这是重点注意的地方;此图没有Y电容,在MOS管正或者负防置Y电容也能很好滤去开关干扰; 对此电路有什么疑问的,可以提出来讨论,在讨论中彼此成长!十三、电路设计与布板之PFC 上图是典型的BOOST PFC电路: 左边绿色方框部分是驱动电路,和之前LLC拓扑驱动一样,离MOS就近放置,原理图上就体现出来。 右边绿色虚线方框部分,是MOS管关断尖峰吸收电路,一样与MOS管构成环路要最小; 另外二大重要环路,一是MOS管开通环路(虚线红色图),另一个是MOS管关断环路(实线红色图);环路面积尽可能小;十四、磁环在EMC中妙用 有的产品EMC很难在源头上去处理的,可以采用磁环滤波,当然我这里说的磁环有二个层面的意思,一方面是输入输出端的滤波电感,采用不同材质磁环,不同匝数会有对应的效果,还有一方面意思是直接在输入输出线上套磁环,有时能起到妙用,但不是在所有场合都能用,起码还是能作为判断依据;  上图蓝色和黑色线是输出正负端,上面套了个磁环,解决了输出整流管引起的高频端超出;有些时候端口的干扰在PCB板上加滤波器未必有效果,在输出线上放磁环就有想不到的效果。十五、PCB走线之关键信号  注意: 1.CS信号(采样信号):从采样电阻R25,R26拉出,注意IC的地线以采样电阻为基准,采样电阻的正负差分走线拉倒IC CS脚以及IC 的GND脚。 2.驱动信号从驱动电路拉倒IC驱动引脚,注意不要干扰到CS脚;如图走线三根线并排走,并且将地线走在驱动先和CS线中间起到一定屏蔽作用; 3.双面板最好将IC一层铺地屏蔽,铺地的网络一定要从IC GND引出,非关键信号GND可直接打过孔,关键信号地需要单点接地,直接接IC; 4.FB反馈网络信号注意查分走线并且单点接IC; 5.RCD吸收网络不要放在主回路; 6.VCC的整流滤波地需要接主功率地,二级滤波可接IC 地; 7.Y电容走线单独接,不可与主功率混淆,避免干扰;十六、主功率及控制部分地接线示意图 可能很多人看到此图,云里雾里的,大致介绍下: 1.PFC的驱动和IC共地接PFC管,更具体点是接采样电阻的地; 2.DC-DC部分的驱动地和控制地接DC开关管部分的采样地; 3.辅助源部分控制地接辅助源MOS管采样第,MOS管地再接主功率地; 4.各自IC的供电地通过辅助源EC滤波接IC地,注意RC滤波靠近IC; 总结:注意好各自的单点接地,地线不乱,是走线最重要的地方之一!!!十七、电磁场屏蔽机理分析 图一:磁场屏蔽原理  如图对照:输入和输出的电场干扰可以通过电容传输耦合,若增加屏蔽板,则增加了C4的大小,并且C1也会减小,对电场干扰起到衰减的目的;图二:磁场屏蔽原理 如图:磁场屏蔽的特点和磁场不一样,需要外壳屏蔽,电场只需要平面屏蔽板,故散热器屏蔽带来的是电场屏蔽,有的采用外壳封闭式电源则起到了一定磁场屏蔽; 磁场屏蔽原理,磁场通过屏蔽罩会改变磁路,导致磁力线向周围扩散,中间磁场干扰达到屏蔽目的;十八、开关器件与EMC  对器件的认识对EMC也有着重要的意义,比如MOS管,主开关MOS是很重要的EMC源头之一,还有整流管的开通以及关断也会产生高频辐射(原理是电流产生磁场,变化的电流产生电场);当然这里主要是介绍半导体开关器件,其他的电感变压器就不做说明了; 开关器件哪些参数对EMC有重要影响,我们常说快管,慢管是以什么作为参照的呢?我们都知道快管开通损耗小,为了做高效率都喜欢用,但是为了EMC顺利通过,不得不舍弃效率,降低开关速度来减弱开关辐射; 对于MOS管,开通速度是由驱动电阻与输入结电容决定的;关断速度是由输出结电容与管子内阻决定;  参照以上两图,是不同型号的MOS管,对比下输入结电容和输出结电容,2400PF与800PF;780PF与2200PF;一看就知道第一个规格是快管,第二个是慢管,这时候决定开关速度还要与驱动电阻匹配;常规情况驱动电阻在10R-150R比较多,选取驱动电阻与结电容有关,针对快板驱动电阻可适当增大,慢管驱动电阻可适当减小; 对于二极管,有肖特基二极管,快回复二极管,普通二极管,还有一种用的比较少的SIC二极管,开关速度SIC二极管几乎为零,等于是没有反向恢复,开关辐射最小,并且损耗也最小,唯一的缺点就是价格昂贵,故很少用;其次就是肖特基二极管,正向压降低,反向恢复时间短,依次是快回复和普通二极管;需要在损耗和EMC之间折中;一般可采取改吸收以及套磁珠等措施整改EMC;十九、EMC之滤波器  滤波器的架构选择对滤波器的影响很重要,在不同场合,滤波器是根据阻抗匹配来达到滤波效果,大家可根据此图的原则参考选取如何滤波;比如最常用的输出整流桥后采用π型滤波以及输出端采用LC滤波器;  滤波器的材质对设计滤波电感也是至关重要,采用不同初始磁导率的材质会在不同频率段起作用,选错材质就完全失去应有的效果;二十、EMC之反激高频等效模型分析 先从最简单的模型理解EMC: EMC的路径,当然空间辐射是跟环路有关,环路也是路径构造成的;分析出反激高频等效模型,帮助理解EMC形成的机理;我们的测试接收设备会从L,N端接收传导,为了减小接收的干扰,就必须让干扰通过地回路流通而不从L,N端口流向接收设备;这时候我们的EMI电感以及Y电容通过阻抗匹配就可以实现;另外原边的干扰可以通过原副边Y电容,变压器杂散电容以及大地耦合到副边,形成更多的回路;当然一些结电容参数,如MOS管结电容,散热器结电容也能构成流通路径;二十一、辐射的形式以及频率分布  这个图可能有些抽象,不过正好EMC是很难做到具体,需要给到我们一些启示,可知:差模辐射是以环路的形式存在,而共模辐射是以天线的形式发射;因此正好印证前面说我们布板的时候开关环路的布局以及走线的时候不要走锐角,常规走45度,最好是圆弧走线,当然走线效率会比较低; 这些原理基础知识理解得好,对实际处理EMC工作以及布板很有用那个,如果没这种意识,可能毫无用处,因为提供不了直接方法,需要与其他知识想结合; 而且这里提的很多原理东西,在很多EMC资料中是看不到的,而且也没这么集中,需要反复体会!  如图:一些频率端与开关电源产生部位的关系,这只是一般规律,不要完全相信;既是规律又不能尽信是为什么?规律并不是在所有情况下成立,不同电源的差异也很大,所以原理是帮你分析,而不是按照方法去硬套;二十二、EMC实例 根据传导实例,频率的分布点关键是具体的数据与基频之间的关系,这个测试完后,需要揣测这些数值的规律,可能能发现什么蛛丝马迹;当然对于这些频率如何通过滤波器去解决的手段前面也说过了; 这里是给大家补充一些似乎很神秘的EMC它是怎么来的,感觉不再神秘,而不只是稀里糊涂的采用滤波器解决了问题! END 免责声明:本文系网络转载,版权归原作者所有。如有问题,请联系我们,谢谢! 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-09-14 关键词: PCB 开关电源 emc

  • 集成控制音频视频接口EMI EMC抑制技术

        在现代系统集成控制当中,大型的信号切换系统都是各种场所必不可少的,目前主流的信号切换系统包括CREATOR快捷等大型切换系统产品,其中有AV信号切换系统、RGB信号切换系统、DVI信号切换系统以及HDMI信号切换系统等等。但就目前而言,各种环境的差异特别是周边电磁干扰的影响,都会对各种信号切换系统造成一定程度上的影响,因此,各个厂家在自己信号切换系统中,都采用了EMI/EMC抑制等技术。下面,我简单介绍一些相关问题:   产品的种类和测试机构不同,EMI/EMC的测试要求也不同。但还是可以将EMI/EMC测试大致分为两类:   辐射:该测试限定了某产品辐射或传导的信号幅度和频率,从而使其不会对其它产品产生干扰。   敏感度(也称为抗扰度):该测试通过限定会干扰设备正常工作的辐射和传导信号的幅度和频率,说明产品的辐射抑制能力。   EMI/EMC测试失败通常发生在产品设计中最薄弱的环节(信号和干扰)从这个环节进入或离开经过屏蔽和滤波的装置。在音频/视频接口中,最薄弱的地方就是连接设备的电缆,它们相当于天线。对于电脑来说,将显示器和扬声器连接至电脑的电缆是最薄弱的环节,它常常会引起EMI/EMC问题。我们可能会认为只有高带宽的视频接口才会产生这种问题,而低频音频接口不会有这种问题。所有放大器都采用A类音频放大器时确实是这样。然而,目前所采用的高效D类放大器都具有高频开关信号,如果不进行适当的滤波和屏蔽,也会存在EMI问题。   计算机普遍采用的视频格式,也就是我们所说的“图形”,和电视的视频形式是不一样的。计算机视频包括红、绿和蓝色(R、G、B)模拟视频信号,以及行、场同步和DDC5组成的逻辑信号,所有这些信号都具有快速上升/下降时间。视频连接器通常采用高密度超微D型连接器,用来连接显示器和电脑。虽然这个方案结合了视频信号屏蔽(同轴)和共模扼流圈(CMC)等措施来降低辐射和传导EMI,但还是需要增加滤波环节,才能够确保满足EMI要求。在广播视频应用中,采用类似的滤波措施来消除电视图像中的混叠瑕疵。然而在图形视频中却不能这么做,因为图形视频的目的是在尽可能高的分辨率下重现“开”、“关”像素的棋盘状图案。因此,为实现最佳的显示性能,我们希望带宽越大越好。但在实际应用中,必须权衡考虑EMI和视频性能,因此只好牺牲视频带宽。对于多信号视频接口,多种因素需要权衡考虑。   音频接口要在不产生EMI的情况下获得效率和性能,要解决一系列不同的问题。在便携式应用中,我们想要最大限度延长电池寿命,而不期望效率低下的设计产生热量,因此D类放大器得到了广泛应用。问题是D类放大器使用PWM来实现高效率,这与开关电源很相似。使用非屏蔽扬声器连线接至输出端时,连线会像天线一样辐射EMI。尽管时钟频率(典型值为300kHz至1MHz)高于音频频谱,但它是一个具有大量谐波分量的方波。用来滤除该谐波分量的滤波器尺寸比较大,而且成本又高。在膝上型电脑等便携应用中,由于尺寸原因,这不是一个可行的解决方案。   在诸多的EMI/EMC抑制技术当中,MAX9511和MAX9705代表了EMI/EMC控制的先进技术,因此被逐渐的应用到具体产品当中。将这些器件应用于产品当中可以有效降低EMI。不必像以前那样依靠大尺寸外部滤波器和屏蔽等会增加成本和尺寸的方法,这些器件采用了当今最先进的技术,有效保证了电磁兼容性和性能。

    时间:2020-09-09 关键词: 音频 视频接口 emi 抑制技术 集成控制 emc

  • 如何抑制音视频接口的EMI和EMC

    如何抑制音视频接口的EMI和EMC

      引言   所有电子产品在上市之前必须进行EMI/EMC测试,证明它们不会产生干扰,或不会受到其他设备的干扰。出于测试目的,可将这些产品分成两类:主动辐射产品和非主动辐射产品,例如,蜂窝电话和对讲机主动辐射能量,而电视、电脑和膝上型电脑则不应该辐射能量。   产品的种类和测试机构不同,EMI/EMC的测试要求也不同。但还是可以将EMI/EMC测试大致分为两类:   辐射:该测试限定了某产品辐射或传导的信号幅度和频率,从而使其不会对其它产品产生干扰。   敏感度(也称为抗扰度):该测试通过限定会干扰设备正常工作的辐射和传导信号的幅度和频率,说明产品的辐射抑制能力。   如上所述,EMI可分为传导干扰和辐射干扰两种。由于所有的EMI辐射都是由电流产生的,因此这两种干扰彼此相关。但并不是所有的电流都会产生辐射。因此,首先要分析和抑制辐射干扰问题,然后再处理传导干扰问题。对于这两种干扰来说,辐射干扰更难预测和抑制。因此它是造成大多数非主动辐射产品EMI测试失败的主要原因。在此,我们将着重讨论如何解决众多产品中普遍存在的音频/视频接口的辐射干扰问题。   可以采用多种方法来满足EMI/EMC规则中所限定的条件。但这些方法大都可以归入屏蔽和滤波两大类。在实际产品中,这些方法都要与特定的应用相结合,实现全面的EMI解决方案。例如,在大多数产品中,都会用一个金属壳体来屏蔽辐射,同时利用L-C或R-C滤波器来降低输入/输出线的传导干扰。此外,还可以使用一个抖动时钟来扩展频谱范围,以降低特定应用的滤波或屏蔽要求。   当产品的EMI性能基本达到要求时,都会被拿到认证实验室进行正规测试。如果产品通过了测试,就可以投放市场;而不能通过测试就意味着存在问题。解决问题时,即使一个小小的改动也要花费很长时间。这样就可能耽误产品的上市时间,因为国际和国内市场都要求产品必须通过EMI/EMC兼容性测试1。这样一来,EMI设计常常要牺牲产品的视频性能,以确保其通过测试。在现代设计中,需要考虑通过EMI测试所需要的元器件的物理尺寸和成本,因此更会以牺牲视频性能作为代价。   现代音频/视频模拟接口的尺寸不断减小,而性能期望值却很高,这对设计提出了非常严峻的挑战。要解决这一问题,首先要找出大多数EMI/EMC测试失败的源头;然后再探究可行的解决方案。   测试失败的源头   EMI/EMC测试失败通常发生在产品设计中最薄弱的环节—信号(和干扰)从这个环节进入或离开经过屏蔽和滤波的机构。在音频/视频接口中,最薄弱的地方就是连接设备的电缆,它们相当于天线。对于电脑来说,将显示器和扬声器连接至PC的电缆是最薄弱的环节,它常常会引起EMI/EMC问题。我们可能会认为只有高带宽的视频接口才会产生这种问题,而低频音频接口不会有这种问题。所有放大器都采用A类音频放大器时确实是这样。然而,目前所采用的高效D类放大器2都具有高频开关信号,如果不进行适当的滤波和屏蔽,也会存在EMI问题。   过去,可以采用大型外部滤波器和/或屏蔽电缆来解决这些问题。但是这些方法不仅增加了成本,而且还影响了产品性能和增大了产品尺寸。随着这些产品的尺寸不断缩小,演变为当前的音频/视频播放器,EMI/EMC解决方案必须在保持甚至改善系统性能的同时减小产品尺寸。为实现这一目的,开发出了诸如MAX9511图形视频接口和MAX9705 D类音频放大器等小型器件,这些器件能够提供优异的EMI性能。为了展示这种改进是如何实现的,可以考察一台普通PC的音频和显示器接口3,以及这些纤巧的器件所提供的EMI性能。首先,我们应该了解音频/视频接口设计中必须解决的各种EMI问题,然后给出解决这些问题的方法。   视频和EMI   计算机普遍采用的视频格式,也就是我们所说的“图形”,和电视的视频形式是不一样的4。计算机视频具有红、绿和蓝色(R, G, B)模拟视频信号,以及包括行、场同步和DDC5组成的逻辑信号,所有这些信号都具有快速上升/下降时间。视频连接器通常采用高密度超微D型连接器,用来连接显示器和PC (图1)。虽然这个方案结合了视频信号屏蔽(同轴)和共模扼流圈(CMC)等措施来降低辐射和传导EMI,但还是需要增加滤波环节,才能够确保满足EMI要求。在广播视频应用中,采用类似的滤波措施来消除电视图像中的混叠瑕疵。然而在图形视频中却不能这么做,因为图形视频的目的是在尽可能高的分辨率下重现“开”“关”像素的棋盘状图案。因此,为实现最佳的显示性能,我们希望带宽越大越好。但在实际应用中,必须权衡考虑EMI和视频性能,因此只好牺牲视频带宽。对于多信号视频接口,多种因素需要权衡考虑。      图1. 典型的VGA连接方式以及产生辐射EMI的视频信号   例如,对视频信号进行滤波时,会产生时间延迟,而如果各视频通道(R、G和B)的延迟时间不能精密匹配,就会产生彩色边缘效应。为了避免这一现象,必须精密控制视频通道的群延迟和群延迟匹配6。RGB视频极容易受到这些参数的影响7。若要获得最佳性能,群延迟必须与频率保持一致,通道之间的最小群延迟匹配必须保持在±0.5个像素时间之内。如果匹配能如此精密,那么同步信号也必须跟踪通道延迟,从而正确地显示图像帧。做到了这一点后,还需要解决PC支持的多视频分辨率问题。   在此应用中,采用固定频率滤波器实现最佳性能是非常困难的。如果我们设计一款滤波器来抑制最低分辨率情况下的EMI,滤波器的阻带会介入较高分辨率格式的信号带宽内,从而影响较高分辨率的视频性能。如果针对最高分辨率格式设计滤波器,就可能满足不了EMI要求。显然,最佳的解决方案就是采用一个频率响应能够跟踪显示分辨率的“可调”滤波器,但这种方法会增加成本,而且还可能增大产品尺寸。另外,同步和DDC驱动器的快速上升/下降时间对EMI性能的影响也很重要。因此,在任何一个完整的EMI方案中,都必须包括能延缓这些上升/下降时间的方法。还有一些历史遗留问题,诸如为了满足即插即用要求的视频DAC负载检测功能。   MAX95118可以实现所有这些功能。如图2所示,分别给出了高分辨率图形卡输出采用MAX9511,采用L-C滤波器方案,以及无滤波原始输出的EMI特性。      图2. 三种情况下辐射的EMI: a) 无滤波,b) 采用无源LC滤波器,c) 采用MAX9511

    时间:2020-09-06 关键词: 视频 音频 emi emc

  • 基于PWM芯片(UC3842)的医疗开关电源设计方案

    基于PWM芯片(UC3842)的医疗开关电源设计方案

      摘 要:基于UC3842高性能电流模式PWM 芯片,提出一种医疗开关电源设计方案。 该设计AC-DC给医疗设备供电,采用单端反激式结构,实现90-264Vac供电,12V的直流输出,具有瞬态响应快、电磁兼容好、 输出电压精度高等优点,能够很好地满足医疗设备供电需求。   0 引言   医疗电源是对安规及EMI、EMC比较高的设备,作为绿色开关电源,将在21世纪给人类社会带来巨大的变化。性能优良的医疗设备系统离不开性能优良的控制模块,而控制模块的性能在很大程度上取决于供电电源的性能,所以高质量的供电电源系统在整个医疗系统中占有相当重要的位置。本文基于UC3842高性能电流模式PWM发生器控制的开关电源适合应用于此类系统。 本设计通过小型高频变压器实现输出和输入的完全隔离,不仅提高了电源的效率,简化了外围电路,也降低了电源的成本和体积。 电源输出电压稳定,波纹小,不间断性能可靠同时又不会对其他设备产生辐射和传导干扰。   1 单端反激式变换电路的基本结构   单端反激式变换的典型结构如图一所示。 单端是指变压器的磁心仅工作在磁滞回线的一侧; 反激是指当开关管导通时,在初级线圈中储存能量,而次级线圈不通, 当开关管关闭的时候,初级线圈中的能量通过次级线圈释放给负载。这是一种成本低的调整器,可以做到输入输出部分的完全隔离,有较好的电压调整率。    图一 单端反激式变换器   2 UC3842 芯片的性能特点   UC3842芯片是Unit rode公司的产品,是一种高性能的单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片, 其原理框图如图二所示。由5V基准电压源、控制占空比调定的振荡器、电流测定比较器、PWM锁存器、高增益E/A误差放大器和适用于驱动功率MOSFET的大电流推挽输出电路等组成。 其主要特点是:   ①外接元件少,外围电路简单,价格便宜;   ②无需输入变压器,起动电流小(小于1mA);   ③具有精密的电压基准源(±1%);   ④大电流(1A)PWM输出级,可直接驱动功率MOS管;   ⑤有欠电压封锁和过电流保护功能;   ⑥工作频率可达500kHz。    图二 VC3842原理框图   UC3842芯片能同时满足较好的电气性能和较低的成本,因而被广泛地用于20~80W的小功率开关电源。图二中8脚是其内部基准电压(5V); 7脚是其电源端,芯片工作的开启电压为16V,欠压锁定电压为10V; 4脚接振荡电路,产生所需频率的锯齿波RT接在4、8脚之间,CT接在4脚和地之间。1和2脚为补偿端和内部电压比较器的反相输入端,从3脚引入的电流反馈信号与1 脚的电压误差信号比较,产生一个PWM(脉宽调制)波,从6脚(输出端)输出该信号,控制功率器件的通断。3脚为电流检测输入端。由于电流比较器输入端设置了1V的电流钳位,当电流过大而使电流检测电阻R9(如图三所示)上的电压超过1V(即3脚电平大于1V) 时,将关断PWM脉冲,从而达到过流保护的目的。

    时间:2020-09-04 关键词: 开关电源 电磁兼容 pwm 医疗设备 医疗电源 emc

  • LTE供电设备的噪声抑制技术详解

    LTE供电设备的噪声抑制技术详解

      前言   近年来,伴随着网络游戏、流媒体内容等无线通信服务的多样化,对于高速化数据传输、缩短等待时间的相关要求有所提高。此外,许多用户为了能够同时进行高效下载,正在追求无线电信号带宽频率效率的提高。   但是,至今为止的无线通信方式(2G、3G)并不能完全达到这一要求,为了同时解决「高速化数据传输」、「缩短等待时间」、「有效频率」这些问题,LTE作为无线通信方式被提案,并且开始被世界各国所使用。   另一方面,由于配备了无线通信终端,终端噪音使得它自身的通信性能劣化,会发生系统内的EMC问题(即自中毒问题),为了使LTE的性能发挥极致,必须解决掉这一问题。   这里,我们将通过噪声对策的事例,介绍对LTE通信规范产生影响的噪音对策以及必要的EMC对策元器件的选择方法。   调查和解决「对LTE性能产生影响的噪声」上的注意点   首先,通过和一般性的无线通信方式相比,解说噪声调查和解决对策上必要的注意点。   注意点主要有以下两项。   在宽频率范围下的噪声对策的必要性   第一个主意点,在开发针对不同国家的运营商的终端时,带宽广的噪声对策是很必要的。LTE一方面采用了像Band13或Band17这种700MHz的带宽,同时还采用了像Band7这种2.6GHz的带宽。今后预计还将采用各种频带,在开发全世界通用的LTE终端时,宽频带中使用的噪声对策是很必要的。      MIMO (MulTIple-Input and MulTIple-Output) 中噪声对策的必要性   第二个注意点是采用使用多个天线的被称之为MIMO的天线方式。至今为止的无线通信方式是利用一根天线来接收信号,这仅有的一根天线也能通过实现噪声对策来抑制通信规范的劣化。但是,MIMO利用了两根以上的天线,接收多重信号、针对相关的所有天线实现了噪声对策是非常必要的。      LTE安装终端中噪声对策的介绍   接下来介绍实际的噪声调查和解决事例。本事例中采用的智能手机安装的LTE为Band13(700MHz带宽)。   噪声调查方法和结果   测量方法如图3所示。切断天线里面的线,和天线边上同轴电缆连接。另外,这根同轴电缆通过信号放大器和频谱分析仪连接,就可以测定天线的耦合噪声。(以下称这种噪声为「天线接收噪声」)      测定结果如图4所示,主天线和子天线共同将广带宽的噪声耦合在一起。所以,此噪声使得接收信号的S/N劣化,从而对通信规格产生了影响。      接下来,针对上述噪声源调查时,如图5所示可得知LCD画面和主电路板之间连接起来的软电缆的数据线的噪声会变大。另外, 以检查这种传输噪声和电线接收噪声是否相同,在调查噪声时间变动时要确保和图5所示的噪声具有相同周期。通过以上的结果,可推测LCD的数据线是对通信规范产生影响的噪声源。   

    时间:2020-09-04 关键词: lte mimo 噪声 emc

  • 中国订定医用电气设备EMC新标准

    中国订定医用电气设备EMC新标准

    近年来,随着电子、信息技术在医用电气设备中的广泛应用,以及新的通信技术(如个人通讯系统、蜂窝电话等)在社会生活各领域的迅速发展,医用电气设备使用时所处的电磁环境日益复杂。 造成的影像包括在医用电气设备使用过程中可能受到周围其他电气设备电磁波发射的干扰,造成对患者的伤害;另一方面如果其电磁兼容性指针达不到要求,因其自身也会发射电磁能,可能影响无线电通讯业务和周围其他设备的正常运行。 中国国家药监局日前正式发布了新的医用电气设备电磁兼容新标准(YY 0505-2012),新标准预定将于2014年1月1日起实施。该标准的实施将涉及中国境内3-4千家医疗器械生产企业的约11000余个医用电气设备,对安全指针达不到要求的产品,国家药监局将依法依规予以处理。 新标准的实施将带来一轮医疗设备抗干扰的再设计需求,如,设备供电电源的选择,PCB版的布局布线,系统的结构设计等,还会增加诸如隔离器件,磁环,电感等元器件。另外,针对原有不同的电子系统还可以在软件方面进行调整,如工作频率、工作模式和异常状态处理等措施。

    时间:2020-09-04 关键词: 中国 医疗设备 emc

  • 如何检测LED系统的EMC和可靠性

    如何检测LED系统的EMC和可靠性

      LED体积小、耗能低、寿命长、环保、低热量等优点,促使其飞速发展、被广泛应用于各个领域。其中,寿命长是LED的很重要的一个优势。要保证LED的这一优点,研发人员就要保证LED系统的良好的EMC和可靠性。本文根据实例解析如何检测LED系统的EMC和可靠性。   1.电源系统的兼容性   向LED或LED阵列提供电功率是LED照明器件与系统从设计到实施,以及保证终端用户都可靠的工作状态,并与供电源系统有良好兼容性必须考虑的重要问题。电源系统包括了人们日常生活中的各种电气基础设施和市电电网公共设施。   研究表明,通常情况下,用户具备并操作的电源设备通常会存在种种不太合理的连线或者接地处理错误。当外部公共电源设施发生普遍电流干扰时,不合理甚至错误的连线或接地处理会加剧干扰的程度,增加用户电子照明器件的损坏几率,严重时还会造成器件的永久性破坏。LED照明器件和系统必须具有能在日常电气环境下正常工作的能力。典型的日常电气环境包括室内外照明、商场和工厂等建筑内外的照明设施以及市政电线杆上的LED路灯、探照灯等。   2.LED照明器件及系统的可靠性   首先,什么是可靠性?其定义为——产品在规定的条件和规定的时间内,完成规定的功能的能力。随着科学技术的发展,现代化的操作机器、工程装备、交通工具和各类探索仪器的设计越来越复杂,功能越来越完善,因此这些电子、电气产品的性能优劣变得越来越明显。于此同时,这些机器和设备等的可靠性渐渐受到了人们广泛的重视,这种可靠性就被称为系统可靠性。可靠性的指标要求是随着系统越复杂而更高的,如果可靠性达不到系统指标的要求,则系统出故障的可能性愈大、造成的损失也愈大。这些损失包括经济上、信誉上,甚至是造成生命安全或更严重的灾难性等后果。譬如汽车的制动系统的不可靠或工作失误可导致刹车失灵,很有可能造成重大损失甚至生命危险;重大的投票选举时,如果采用计算机系统统计,若此时系统失效而打乱了统计结果,后果将不堪设想。因此,可以说系统可靠性概念的引入,对电子产品有着重大的意义。   提高系统的可靠性,一方面要提高构成系统的各元件本身的可靠性,如:要提高汽车制动的可靠性,首先要提高刹车位、控制系统等的可靠性。另一方面还要提高系统承受误操作的可靠性。   提高系统的可靠性的根源在于系统的设计。要使系统的元器件工作在正常状态下,没有过载超负荷等现象的发生,并且要有一定的余量。也可以通过设计备用方案,使系统即使有个别元器件或设备出现故障仍能正常工作。当然备用方案的设计有可能增加系统的复杂性和成本,但是如果设计得合理,在成本的增加和使系统的可靠性提高上有很好的性价比,是完全值得的。

    时间:2020-09-03 关键词: 电源技术 led照明 emc

  • 带电池短路保护的一款可靠复合视频传输解决方案

    带电池短路保护的一款可靠复合视频传输解决方案

      连接/参考器件   ADV7391/ADV7393低功耗、芯片级、16/8位标清/高清视频编码器   ADA4432-1单端标清视频滤波器放大器,输出具有电池短路保护功能   ADA4433-1差分标清视频滤波器放大器,输出具有电池短路保护功能   评估和设计支持   电路评估板   CN-0264电路评估板(EVAL-CN0264-EB1Z)   设计和集成文件   原理图、布局文件、物料清单   电路功能与优势   图 1中的电路显示了数模视频转换器与输出具有电池短路(STB)保护功能的低成本、低功耗、完全集成式重构视频滤波器配对,非常适用于在恶劣的信息娱乐环境(例如汽车领域)中传输CVBS视频。尽管ADV7391等许多视频编码器(视频DAC)都能直接驱动视频负载,但在视频编码器的输出端放置一个视频驱动器通常都很有好处,可用于实现省电、滤波、线路驱动以及过压电路保护功能。视频驱动器通常配置为有源滤波器(也称为重构滤波器),其主要用途体现在两个方面:阻止采样过程中引入视频信号的高频成分(奈奎斯特频率以上);提供增益以驱动连接到视频显示器的75 Ω外部电缆。   后视摄像头和后座娱乐系统等信息娱乐及其它视频系统的设计人员都倾向于用这种电路来传输视频,其原因就如上文所述。然而,还有第三种迫切的设计问题,也就是鲁棒性。ADA4432-1和ADA4433-1为模拟视频设计人员提供集成式IC,这种IC具有至关重要的过压保护功能、强化的ESD耐受性能、出色的视频特性、较低的功耗以及线路诊断功能。   ADA4432-1和ADA4433-1是完全集成的视频重构滤波器,分别为单端和差分类型。二者使输出端具有高达18 V的过压保护(STB保护)功能,同时还具备低功耗特性和线路诊断功能。线路诊断功能通过逻辑输出方式提供,可在发生故障情况时激活。ADA4432-1 和ADA4433-1内置一个高阶滤波器,该滤波器的?3 dB截止频率为10 MHz且在27 MHz时提供45 dB抑制性能。   凭借STB保护和鲁棒的ESD耐受性能,ADA4432-1和ADA4433-1能够在恶劣的环境中提供卓越的保护。   ADV7391和ADA4432-1完全符合汽车应用标准,非常适合汽车应用中的信息娱乐系统和视觉安全系统。ADV7391、ADA4432-1和ADA4433-1提供非常小的LFCSP封装,适合小空间应用。      电路描述   ADV7391 是一款低功耗、完全集成式数字视频编码器,能够将来自CMOS成像设备的数字8位分量视频数据转换为与全球标准兼容的标准模拟基带视频信号。三个10位数模视频转换器(采用VAA = 2.6 V至3.46 V工作)支持标清(SD)或高清(HD)视频格式的复合(CVBS)、S视频(YC)或分量(YPrPb/RGB)模拟输出。图1中的电路配置为仅通过 DAC1提供低输出驱动。为了进一步降低功耗,其它DAC和锁相环(PLL)均已关闭。低驱动模式定义为4.33 mA满量程输出电流。ADV7391包含一个RSET引脚。RSET引脚与AGND之间连接了一个电阻,用于控制满量程输出电流。对于低驱动操作,RSET必须等于4.12 kΩ,RL必须等于300 Ω。连接到RSET引脚的电阻必须有1%的容差。   ADV7391包含一个片内PLL,允许对视频数据进行过采样。如图1所示,PLL已禁用(子地址0x00,Bit 1 = 1),从而提供了2倍的SD过采样速率。在PLL禁用的情况下,为了节省空间和成本,移除了外部环路滤波器元件。   ADA4432-1可用作带不平衡传输线路的伪差分(单端)驱动器。伪差分模式使用一个导体来承载从驱动器传输到接收器的不平衡数据信号,另一个导体用作接地参考信号。   正极导体将ADA4432-1输出端连接到差分接收器的正输入端。来自源极电路的负极线或接地导体连接到接收器的负输入端。ADA4432-1的输出端接电阻应该与接收器输入端接电阻的阻抗相匹配。例如,在一个75 Ω的系统中,ADA4432-1的每个输出端均后部端接75 Ω电阻,这些电阻与接收器处的一个75 Ω电阻相连。   在图1中,ADA4432-1配置为单端至单端驱动器,允许使用双绞线、非双绞线或同轴电缆进行不平衡传输。   低功耗考虑因素   与通过DAC输出直接驱动视频电缆相比,在低电源电压下利用ADA4432-1或ADA4433-1和串联源端接和并联负载端接能够实现显著的省电效果。图2显示了直接驱动电缆的视频DAC。正确端接的 DAC驱动传输线路要求将两个75 Ω负载并联,需要超过33 mA的电流才能实现1.3 V的满量程电压电平。图3显示了利用ADA4432-1和串联-并联端接驱动相同视频负载的情况。这就要求有两倍的输出电压来驱动150 Ω等效电阻,但只需要略高于15 mA的电流即可实现满量程输出。采用与DAC相同的电源电压时,与图2中的电路相比,这样可以省电74%。ADA4432-1提供的高阶滤波功能可降低 DAC过采样速率要求,从而进一步降低功耗。图3所示配置实现省电的主要来源是ADV7391的低驱动模式设置。与过采样要求(PLL关闭)及所需负载电流的降低相结合,此模式可以明显降低功耗。   有关低驱动模式的详情,请参阅ADV7391数据手册。   

    时间:2020-09-01 关键词: adv7391 cn0264 ada4432-1 emc

  • 技术分析:AFS系统步进电机控制和关键诊断

    技术分析:AFS系统步进电机控制和关键诊断

      步进电机分为变磁阻(VR)、永磁(PM)和混合型(Hybrid)步进电机,在车用环境中,最常用的是永磁型步进电机,其转子是永磁体。在汽车应用环境中,也有许多场合需要用到步进电机,如AFS前大灯水平位置调节、弯道调节和光线几何形状调节,都需要用到步进电机作为执行器。图1是典型的AFS系统示意图。图2是英飞凌针对AFS应用的芯片组解决方案。   英飞凌作为领先的汽车半导体提供商,为解决汽车步进电机控制和驱动问题,研发了步进电机专用控制芯片TLE4729G。这颗控制器具有一系列优异的性能,被大多数零部件供应商在系统集成中采用。   英飞凌在提供TLE4729G基本的数据手册之外还提供了多篇应用笔记以方便客户快速对系统进行设计,本文在评估板基础上对步进电机系统和诊断要点进行了阐述和说明,是对英飞凌步进电机控制技术支持的一个补充。TLE4729G用于控制、驱动两相步进电机的智能功率器件,其内部结构如图3所示。其中,与应用相关的重要端口说明如表1所示。

    时间:2020-08-31 关键词: 步进电机 afs系统 emc

  • 教你解决医疗设备中的EMC问题

      今年,突然“窜出”的医疗设备EMC测试,令很多医疗设备厂商与EMC整改工程师措手不及,甚至是病急乱投医。作为一名混战于EMC领域的资深 EMC工程师,化二至今经历了近二十个医疗产品的EMC整改,为了更好的服务广大医疗设备生产商,化二在此分享一点自己的经验,怎样解决医疗设备的EMC 问题,主要是化二的观点,欢迎各位拍砖!   做好医疗设备的EMC设计,一定要求系统的概念,把控几个关键点,主要如下:   1、选好开关电源   医疗设备的EMC出问题,60%是开关电源质量不过关而引起,客户在送检之前,一定要选用高品质的开关电源模块,国内的开关电源模块参差不齐,很多宣称过了3C认证的产品,在医疗设备中使用时,也会出问题,尤其是Class B级的RE、CE测试。   从经验看,日本的“TDK-Lamada”、台湾的“全汉”、国产的“联想”等电源适配器或开关电源,尚未出现过RE、CE问题,即使是正品的“铭纬”开关电源,也可能有RE问题(尚未发现CE问题)。   国 内不少开关电源、电源适配器,宣称他们的产品过了3C认证,没有EMC风险(尤其是RE、CE问题)。但是这类开关电源在3C认证时,一般是接电阻负载测 试,一旦接上“真实的负载”,就会暴露出EMC问题。而且国内电源模块的价格战严重,电源供应商也许在大规模生产时,为节省成本,就省EMC器件。   因此,化二建议,送检样品,一定要选好的开关电源,这是医疗设备能否通过EMC的关键因素之一。   2、选好隔离变压器、电源滤波器   大型医疗设备,一般会有隔离变压器、医疗滤波器。它们对EMC测试中的浪涌、EFT、CE有非常好地隔离与滤波作用,能够提高设备的抗干扰性能。选择隔离变压器、电源滤波器,也要选择好品牌的。   化二建议选用“迈瑞”、“珠海和佳”医疗产品供应商的隔离变压器与电源滤波器。有经验的EMC工程师,一眼就能看出隔离变压器的EMC性能,譬如隔离变压器的结构,是否有利于减小初/次级线圈的寄生电容(对高频的EFT、CE、RE影响很大)?隔离变压器是否带屏蔽层?   好的电源滤波器,即使开关电源的EMC性能不好,也至少能让设备通过CE、EFT实验,加上隔离变压器,对浪涌的隔离作用,产品的多项EMC测试,能够轻易的过关。   另外,知名的电源滤波器厂商,一般会有很多资深的EMC工程师与设备,他们的经验丰富,对于CE、EFT、Surge等常规的EMC问题,几乎是一招致命,手到病除。譬如常州多极、中石伟业、泰派斯特、力征实业、常州坚力等。   3、做好屏蔽,通过RE   大型医疗设备,一般是塑料外壳,对产品内部产生的辐射骚扰,是没有抑制作用的。因此,化二建议客户,在塑料外壳上,喷好“导电油漆”。导电油漆对电磁骚扰有很大的衰减,从化二的经验看,可能高达20~30db,最差劲的也可以达到15db以下。   4、做好板级的EMC设计,才是根本   作为资深的EMC工程师都知道板级的EMC设计、元器件或模块的选型,才是EMC的根本,也是最有效、最低成本的EMC方法。   PCB设计,主要注意抑制信号线环路,选好DC/DC开关电源模块、I/O口的走线、晶振的走线。   如果PCB设计良好,即使是裸板,也能够通过ESD、RE、Surge、EFT测试,而且不好增加什么成本,如果搭配合适的开关电源,那过EMC是没有悬念的。   5、沉着应战   如果是医疗设备遇到了EMC问题,客户千万别慌了神,很多时候,对于模块供应商来说,都是小问题,主要解决办法如下:   (1)电源端口的EMC问题,找供应商解决   电源端口输入的电源干扰与骚扰,如EFT、Surge、CE问题,直接找开关电源供应商、电源滤波器供应商解决,他们最熟悉自己的产品,知道是那里出问题了,更重要的是,可以免费或低费用、迅速的解决问题。   此时,如果客户坚持自己意见继续折腾,费用与时间消耗过大;找所谓的EMC专家整改,他们往往是检测工程师出身,几乎不懂电源或硬件,就会一点频谱分析仪,能够在外围上做点手脚(譬如屏蔽、加滤波器等),而且整改费用过高,这对于客户来说是不划算的。   在找EMC专家整改时,一定要辨清他们是否懂硬件,因为硬件或电源才是EMC的基础。   (2)注意态度,找实验室或网络推荐EMC整改方案   实验室检测人员,尤其是年纪比较大的,他们见多识广,老马识途,如果客户很谦卑,他们会教客户一些整改的方法的。   即 使是驰骋EMC沙场、比较自负的“化二为一”,也不得不赞叹与佩服:曾经一个大功率的电机的RE101(低频磁场的骚扰),3个多月,化二与客户尝试了不 少方案,已将我们折腾得精疲力尽,甚至于有放弃的念头,后来被一位实验室的网友提供的点子给搞活了,就是买了一根专业的电源线。   当然,一些医疗设备的EMC,譬如ESD、EFT、RE、RS、CS,可能是比较棘手。   可以找资深的EMC工程师协助定位与处理。   市场上,目前了是鱼龙混杂,质量很难分辨,怎样才能找到自已合适的EMC工程师来解决自已产品的EMC问题呢?   找EMC行家,不要EMC“专”家   行家,就是在某个EMC领域研究很深入的工程师,往往是某个领域或产品“专”、“深”的硬件工程师,譬如有资深开关电源工程师,他对开关电源的EMC问题是了如指掌,能够使用最简单、最低成本、最迅速的方法,解决开关电源的EMC问题。   所谓EMC专家,由于自身的局限性(譬如专家是检测工程师出身,他不了解产品或硬件),不可能解决EMC领域的所有问题。包括化二本人,尽管做了近8年的硬件与EMC设计,但是对检测标准与实验方法也是不熟悉的。

    时间:2020-08-30 关键词: 开关电源 滤波器 emc

  • 电子芯闻早报:多人增强现实,戴尔巨资收购EMC

    电子芯闻早报:多人增强现实,戴尔巨资收购EMC

      今日芯语   北京时间10月12日晚间消息,戴尔周一宣布,将以约670亿美元收购数据存储厂商EMC。这笔交易是全球科技市场最大规模的并购交易。戴尔公司创始人迈克尔·戴尔(Michael Dell)称:“戴尔与EMC合并后,新公司将成为一家企业解决方案巨头。”交易完成后,迈克尔将出任合并后新公司的董事长兼CEO。欲知更多科技资讯,请关注每天的电子芯闻早报。   一、半导体   1、芯原微即将收购美国图芯技术。今国内最大的芯片设计服务公司芯原微电子(Verisilicon)即将收购美国嵌入式图形处理器(GPU)设计商图芯技术(Vivante),预计交易细节会在美国时间周一正式公布。有趣的事,芯原微电子的创始人戴伟民是图芯技术CEO戴伟进的哥哥,Marvell联合创始人戴伟立则是前面两位的妹妹,他们三个组成的戴氏家族在半导体界实力不容小觑。芯原微电子与图芯科技“合为一家”,比兄弟牵手意义更大的是,中国芯片产业前进的速度正在加快,在竞争激烈的芯片领域,中国芯的底气也将越来越足。   2、台积电高端封装明年丰收,坐稳晶圆代工龙头。晶圆代工龙头台积电,经过长达4年的枕戈待旦,分别建立CoWoS及InFO等两大先进封装测试生态系统,将在明(2016)年全面进入量产。相较于日月光、矽品还在为入股吵得不可开交,台积电的 CoWoS及InFO已获大客户订单,明年可望挹注约3亿美元(逾新台币100亿元)营收。   3、科技界最大并购案:戴尔670亿美元收购EMC。北京时间10月12日晚间消息,戴尔周一宣布,将以约670亿美元收购数据存储厂商EMC。这笔交易是全球科技市场最大规模的并购交易。戴尔称,将以每股33.15美元的现金和特殊股票(special stock)收购EMC。其中,现金部分占每股24.05美元,剩余部分为特殊股票。该特殊股票旨在反映虚拟软件公司VMWare的市值。戴尔公司创始人迈克尔·戴尔(Michael Dell)称:“戴尔与EMC合并后,新公司将成为一家企业解决方案巨头。”交易完成后,迈克尔将出任合并后新公司的董事长兼CEO。   二、智能硬件   1、微软Surface Book顶配版售罄。10月12日,不知道是库存不足,还是不差钱的人多,微软上周推出 的Surface Book笔记本在接受预定之后不到一星期,其顶配版就已经在微软官方商店售罄,只剩下低配版本。Surface Book顶配版采用Intel Core i7-6650U处理器,内置独显,16GB内存,512GB固态硬盘,其售价为2699美元(约合人民币17100元)。   2、英媒:苹果已获得智能戒指专利。10 月12日,《每日邮报》报道称,上周苹果获得智能戒指专利,这种戒指可拍照、发短信和显示时间。这款智能戒指戴在食指上。它甚至配置一块触摸屏,并支持应用。用户可以用拇指操作应用。麦克风让用户编写和发送短信,小型摄像头可拍摄照片。戒指还配置生物传感器,可监测心率、汗液水平和‍‍‍体温数据,以便关注健康的用户密切注意自己的健康程度。   三、增强现实   1、研发了五年,高通还是把增强现实业务变卖了。智能手机之后的下一个科技市场热潮是什么?许多人认为是虚拟现实和增强现实。明年多家厂商将推出消费者版本虚拟现实头盔,另外微软的HoloLens“黑科技”,也让全世界感受到了增强现实科技的震撼力。不过最近传出一个坏消息:曾经在增强显示领域多年扮演领军角色的美国高通公司,由于业务整合,已经完全对外转让了增强现实业务。   2、微软开发多人增强现实技术,独立于HoloLens。10月12日消息,据外媒报道,微软的杰伦•拉尼尔(Jaron Lanier)实验室的研究人员正在开发多人增强现实技术,他们的研究成果可能为增强现实技术的商业化和使用方式奠定基础。在1980年代,拉尼尔就是虚 拟和增强现实领域的先驱。据悉,该技术独立于HoloLens存在,二者开发并无影响。   四、汽车电子   1、特斯拉正式推出车载系统7.0版本,关于自动驾驶的升级终于来了。北京时间10月12日凌晨,特斯拉首席执行官伊隆·马斯克(Elon Musk)发布Twitter消息称,特斯拉将于本周正式推出最新款的车载系统7.0版本,并将用5天时间完成全球用户的车型升级工作。据悉,特斯拉在此前几周已经选择了部分用户,进行了系统的评测和体验。根据马斯克的说法,7.0版本的功能升级主要集中于自动驾驶方面,一方面在高速驾驶中减轻驾驶负担、一方面帮助用户停车。   2、新加坡未来交通愿景:无人驾驶公交车与卡车队。10月13日消息,据路透社报道,新加坡周一公布了它的未来交通计划。该计划描绘了这样一个愿景:人们纷纷乘坐无人驾驶公交车通勤出行,道路和高速公路上充斥着由一位司机引领的无人驾驶卡车队。该国简化其未来交通的计划已经开始实施,他们先在一处遍布研究机构和学校的园区投入使用两辆无人驾驶汽车。那两辆车是两个项目的“排头兵”,两个项目的运营者分别是新加坡-麻省理工学院研究与科技联盟(SMART)和新加坡国立大学,以及新加坡科技研究局。 特斯拉正式推出车载系统7.0版本   五、物联网   1、诺基亚CEO:计划在印度建立5G IoT物联网实验室。据印度《经济时报》10月12日报道,诺基亚集团新任总裁兼CEO拉吉夫•苏里近日公开表示,诺基亚早已将印度市场写入议程,并对诺基亚集团在印度的成功志在必得。这是拉吉夫•苏里在宣布并购阿尔卡特朗讯公司后首次接受记者采访。他对《经济时报》的记者表示:“印度是全球最适合诺基亚发展的5个市场之一。”他还表示将在印度班加罗尔建立5G物联网实验室,这将是诺基亚公司建立的第5所实验室并将于今年12月前竣工。   2、ARM与微软Azure结盟,助力物联网开发。2015年10月12日,ARM宣布mbed Enabled Freescale FRDM-K64F开发板通过微软认 证,有助于开发可安全搜集和传输资料至微软Azure公有云平台的物联网(IoT)产品。这是第一款通过Microsoft Azure物联网认证(Microsoft Azure CerTIfied for IoT)测试和验证的ARM mbed 开发板,将支持微软Azure物联网套件(Microsoft Azure IoT Suite)。Microsoft Azure是一个开放、灵活和可靠的云平台,广获财富五百强企业采用。

    时间:2020-08-28 关键词: 戴尔 ARM 物联网 增强现实 emc

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