有源器件的EMC應(yīng)該如何處理?
出處:互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布于:2019-11-09 16:18:27
需要在不同級別上實(shí)現(xiàn),包括:元器件、部件級、PCB 級、模塊級、產(chǎn)品級、集成系統(tǒng)級。解決元器件、部件級、PCB 級的 EMC 問題,終究比解決模塊級、產(chǎn)品級、集成系統(tǒng)級更容易,更有效,成本更低。而我們常用的電子器件主要包括有源器件和無源器件兩種類型。
什么是有源器件
如果電子元器件工作時(shí),其內(nèi)部有電源存在,則這種器件叫做有源器件,其主要指 IC 和模塊電路等器件。
從電路性質(zhì)上看,有源器件有兩個(gè)基本特點(diǎn):
● 自身也消耗電能;
● 除了輸入信號外,還必須要有外加電源才可以正常工作。
有源器件 EMC 選型
選型要素如下圖所示:
1. 電磁敏感度
有源器件的靈敏度和帶寬是評價(jià)電磁敏感度特性重要的參數(shù),靈敏度越高,帶寬越大,抗擾度越差;
模擬器件: 帶內(nèi)敏感度特性取決于靈敏度和帶寬;帶外敏感度特性用帶外抑制特性表示。
邏輯器件: 帶內(nèi)敏感度特性取決于噪聲容限或噪聲抗擾度;噪聲容限即疊加在輸入信號上的噪聲允許值,帶外敏感度特性用帶外抑制特性表示。
2. 電磁騷擾發(fā)射
電子噪聲主要來自設(shè)備內(nèi)部的元器件,包括熱噪聲、 散彈噪聲、1/f 噪聲和天線噪聲等。
邏輯器件的電磁騷擾發(fā)射包括傳導(dǎo)騷擾和輻射騷擾:
傳導(dǎo)騷擾可通過電源線、信號線、接地線等金屬導(dǎo)線傳輸;
輻射騷擾可由器件輻射或通過充當(dāng)天線的互連線進(jìn)行輻射。
輻射發(fā)射與 f2 成正比,傳導(dǎo)發(fā)射與 f 成正比;
凡是有騷擾電流經(jīng)過的導(dǎo)線都會產(chǎn)生輻射發(fā)射。
邏輯器件是一種騷擾發(fā)射較強(qiáng)的常見的寬帶騷擾源器件翻轉(zhuǎn)時(shí)間 tr 越短,對應(yīng):邏輯脈沖所占頻譜越寬。
BW=1/πtr
實(shí)際輻射頻率范圍可能達(dá)到 BW 的十倍以上。
在保證電路性能要求的前提下,應(yīng)盡量選用 tr 長,功耗低,集成度高的邏輯器件。
3. 芯片封裝
IC 封裝也是產(chǎn)生電磁騷擾的原因之一。
IC 封裝是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼,它不僅起著安放、固定密封、保護(hù)芯片和增強(qiáng)電熱性能的作用,而且還是溝通芯片內(nèi)部世界與外部電路的橋梁——芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上,這些引腳又通過印制板上的導(dǎo)線與其它器件建立連接。
衡量一個(gè)芯片封裝技術(shù)先進(jìn)與否的重要指標(biāo)是芯片面積與封裝面積之比,這個(gè)比值越接近 1 越好。
4. 電源電壓
Vcc 也是選擇芯片的重要因素,對于 502 傳輸線, Vcc 為 5V 時(shí),△I 為 100mA,3.3V 時(shí),為 66mA,1.8V 時(shí),減小到 36mA。所以,降低 Vcc,可以有效降低△|噪聲電壓,明顯降低 EMI。
很高的開關(guān)速度和存在引線電感和驅(qū)動線對地電容及輸入電容時(shí),將產(chǎn)生很高的△l 噪聲電流,瞬態(tài)負(fù)載電流和△I 噪聲電壓。所引起的電源波動會給系統(tǒng)帶來致命的影響。選擇 VCC 電壓相對較低的情況除了功耗相對較低,更重要的是在源頭端抑制了傳導(dǎo)騷擾和輻射騷擾。
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