怎樣處理電源線的EMC
出處:電子發(fā)燒友 發(fā)布于:2018-06-08 13:48:51
你在產(chǎn)品的設(shè)計中,是怎樣選擇濾波器的?
電源線相當(dāng)于一個小區(qū)的大門,小區(qū)的安全與門衛(wèi)關(guān)系密切。
電源線濾波器就相當(dāng)于小區(qū)大門的保安。沒有安裝濾波器的電源線,相當(dāng)于一個沒有保安的大門,沒有任何保障。
因此,電子設(shè)備的電源線上必須安裝一個濾波器。電源線濾波器允許設(shè)備使用的電能通過,阻止多余的騷擾能量通過。
中間的圖就是電源線濾波器的外形,這些濾波器在市場上很常見。
電源線濾波器是一種雙向器件,也就是,它既能阻止外部的騷擾進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部,也能夠阻止設(shè)備內(nèi)部的騷擾沿著電源線傳導(dǎo)出來。
因此,電源線濾波器對于順利通過傳導(dǎo)發(fā)射、輻射發(fā)射、傳導(dǎo)敏感性、輻射敏感性試驗都是不可缺少的。
電源線濾波器的效果用插入損耗來表示,這類似于屏蔽材料的屏蔽效能,指濾波器對流過濾波器的信號電流的損耗程度,用dB表示。
電源線濾波器都是低通濾波器。所謂低通濾波器,低頻的插入損耗很小,允許較低頻率的電流通過,高頻的插入損耗較大,阻止較高頻率的電流通過。這是因為電子設(shè)備的電源電壓一般頻率較低,而電磁騷擾一般頻率較高,所以濾波器允許工作電流通過,阻止騷擾電流通過。
從通帶到阻帶的范圍叫做過渡帶。濾波器對信號的損耗等于3dB的頻率叫做濾波器的截止頻率,代表超過這個頻率,濾波器的插入損耗就已經(jīng)較大,而開始影響正常能量的通過了。
大家需要注意的是,濾波器的插損分為差模插損和共模插損,因為傳導(dǎo)騷擾發(fā)射既有差模電流也有共模電流。
考慮差模插損時,我們需要關(guān)注濾波器的通帶特性,因為設(shè)備的工作電流是差模的。也就是,濾波器不能對電源電壓產(chǎn)生過大的損耗,這會影響設(shè)備的正常工作。
對于共模插損,我們并不需要考慮通帶的特性。理想的共模插損是在全頻段內(nèi)都是無限大,因為所有的共模電流都是騷擾能量。
這是一個典型的電源線濾波器的插入損耗圖。
圖中有四條曲線。
曲線A是差模插入損耗,這是在濾波器兩端所連接的網(wǎng)絡(luò)的阻抗都是50W的條件下測量的結(jié)果。
曲線B是共模插入損耗,這是在濾波器兩端所連接的網(wǎng)絡(luò)的阻抗都是50W的條件下測量的結(jié)果。
曲線C是差模插入損耗,這是在濾波器的一端所連接的網(wǎng)絡(luò)的阻抗是0.1W,另一端是100W的條件下測量的結(jié)果。
曲線D是差模插入損耗,這是在濾波器一端所連接的網(wǎng)絡(luò)的阻抗是100W,另一端是0.1W的條件下測量的結(jié)果。
從圖中可以看出,曲線C和曲線D所代表的插入損耗明顯劣于曲線A。這說明,濾波器的插入損耗是與濾波器兩端所連接的網(wǎng)絡(luò)的阻抗有關(guān)的。
曲線C和曲線D的兩種情況代表了壞的情況,也就是,濾波器的插入損耗不會比這兩種情況還差。
請大家注意,曲線C和曲線D在100kHz左右具有負(fù)的插入損耗值,這意味著,濾波器不僅不會衰減騷擾,可能還會增強(qiáng)騷擾。
圖中用邏輯圖的方式畫出了為了達(dá)到有效濾波狀態(tài)需要的條件,圖中的“與”代表要同時具備兩個條件,才會有一個結(jié)果。。
首先,看右邊的那個“與”,為了達(dá)到有效濾波,不僅需要濾波器自身的性能好,還要求濾波器采取正確的安裝方式。
這正是濾波器的一種特殊性。很多設(shè)計師不清楚這個特殊性,他們以為只要按照普通電子器件的使用方法那樣,用導(dǎo)線將濾波器接入電路就可以了,而不注意安裝方式,結(jié)果導(dǎo)致設(shè)備的電源線上雖然安裝了濾波器,但是并沒有達(dá)到預(yù)期的效果。
再看構(gòu)成一個合適的濾波器需要什么條件,這體現(xiàn)在左面的“與”中。從圖中可以看出,濾波器自身的性能不僅與濾波器的電路形式和器件參數(shù)有關(guān),還與器件的種類、濾波器的組裝方式,以及濾波器的結(jié)構(gòu)有關(guān)。
一般來講,電路形式、器件參數(shù)等,僅決定了濾波器的低頻特性,而器件的種類、電路組裝的方式,以及濾波器的結(jié)構(gòu)等,決定了濾波器的高頻特性。
因此,設(shè)計師需要建立一個概念,這就是,兩個電路一模一樣的濾波器,他們的高頻特性也可能相差很大。
前面我們論述了達(dá)到有效濾波所需要的條件,知道濾波器的安裝很重要。實際上,在很多場合,濾波器的安裝都是如圖所示的樣子,這時,濾波器僅能對較低的頻率起到濾波作用,而對較高頻率起不到濾波的作用。
濾波器的高頻特性對于很多試驗都十分重要,特別是對于RE102這樣的嚴(yán)格的要求。
我們前面學(xué)習(xí)了關(guān)于電磁屏蔽的知識,在那里,我們一再強(qiáng)調(diào)貫通屏蔽體的導(dǎo)體對屏蔽效能的影響。濾波器按照圖中所示的狀態(tài)安裝,電源線就構(gòu)成了貫通屏蔽體的導(dǎo)體,會導(dǎo)致屏蔽機(jī)箱的泄漏。
濾波器只有在正確安裝的情況下,才能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。如果安裝不正確,再好的濾波器也不能發(fā)揮作用。
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