了解傳導(dǎo)產(chǎn)生的EMI電磁干擾問(wèn)題

電磁干擾是我們生活的一部分。許多人認(rèn)為電子產(chǎn)品的普及是一件好事，因?yàn)樗鼈兲岣吡宋覀兊氖孢m度、安全性和健康度。這些產(chǎn)品還帶來(lái)了潛在的電子有害 EMI 信號(hào)。EMI 信號(hào)可以來(lái)自各種來(lái)源，包括我們周圍常見的電子設(shè)備，以及車輛和重型設(shè)備。在汽車設(shè)計(jì)中，其中一些 EMI 發(fā)生器與車輛的敏感電子電路位于同一個(gè)機(jī)柜中。這種接近會(huì)影響音響設(shè)備、自動(dòng)門控制和其他設(shè)備。

每一種電子設(shè)備，包括手機(jī)，都會(huì)產(chǎn)生好的和壞的特性。如今，手機(jī)為幾乎在任何地方與朋友、家人和商業(yè)伙伴交談提供了便利。然而，它們也有可能產(chǎn)生 EMI 信號(hào)——而這些信號(hào)只是問(wèn)題的一部分。這些設(shè)備的發(fā)展超越了基本的電話服務(wù)，包括智能手機(jī)功能。

有意和無(wú)意的 EMI 輻射器的擴(kuò)散會(huì)對(duì)您的電路造成嚴(yán)重破壞。來(lái)自這些輻射器的信號(hào)不會(huì)污染您的電路，但您可能希望讓您的低噪聲系統(tǒng)免受傷害。想象一下醫(yī)生使用 ECG(心電圖)診斷工具仔細(xì)檢查您的心臟。這種高精度測(cè)量也是低頻的，因此電子設(shè)備不會(huì)超過(guò) 1 MHz。但是，如果您連接到 EMI 設(shè)計(jì)不佳的 ECG 工具，并且您的醫(yī)生在測(cè)試期間接聽了他的手機(jī)，您可能需要擔(dān)心。

輻射功率密度單位也可以描述窄帶事件。EMI 窄帶輻射功率密度的度量單位是瓦特每平方米。通信工程師使用 EMI 信號(hào)的功率密度表示來(lái)解決窄帶 EMI 問(wèn)題。您可以將輻射功率密度單位轉(zhuǎn)換為以毫瓦為參考的分貝，其中 dBm=10 log(W)。

您可以使用示波器觀察時(shí)域中的 EMI 信號(hào)，并使用頻譜分析儀來(lái)評(píng)估頻域中的 EMI 信號(hào)。但是，通過(guò) FCC 和歐洲 CISPR 認(rèn)證的公司必須在其產(chǎn)品投放市場(chǎng)之前執(zhí)行所有輻射 EMI 測(cè)量。此要求可確保根據(jù) FCC 或 CISPR 規(guī)定，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確無(wú)誤。測(cè)試方法包括環(huán)境條件，以及校準(zhǔn)的 EMI 測(cè)試設(shè)備和天線。FCC 和 CISPR 要求您的設(shè)備傳輸?shù)妮椛湫盘?hào)符合指定值。FCC 和 CISPR 相關(guān)文件包括 EN 55011、EN 55013、EN 55014、EN 55015、EN55022 和 EN 50081-1.2。

輻射電磁干擾噪聲可能源自無(wú)意的源和無(wú)意的天線。傳導(dǎo) EMI 噪聲也可能源自輻射 EMI 噪聲源或電路板組件。一旦您的電路板接收到傳導(dǎo)噪聲，它就會(huì)駐留在應(yīng)用電路的 PCB 走線中。常見的輻射 EMI 噪聲源包括前面文章討論的元素以及板載 SMPS(開關(guān)模式電源)、連接線以及開關(guān)或時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)。

傳導(dǎo) EMI 噪聲是開關(guān)電路正常工作與寄生電容和電感相結(jié)合的結(jié)果。說(shuō)明了可以耦合到 PCB 跡線中的 EMI 噪聲源的來(lái)源。Vemi1 起源于交換網(wǎng)絡(luò)，例如時(shí)鐘信號(hào)或數(shù)字信號(hào)跡線。這些噪聲源的耦合模式是通過(guò)走線之間的寄生電容。這些信號(hào)將電流尖峰傳輸?shù)较噜彽?PCB 走線。

Vemi2 再次源自開關(guān)網(wǎng)絡(luò)或 PCB 上的天線。這些噪聲源的耦合模式是通過(guò)走線之間的寄生電感。該信號(hào)將電壓干擾傳輸?shù)较噜彽?PCB 走線。

第三個(gè) EMI 噪聲源是電纜中相鄰電線的結(jié)果。沿著這些電線傳輸?shù)男盘?hào)會(huì)產(chǎn)生串?dāng)_效應(yīng)。

SMPS 生成 Vemi4。來(lái)自 SMPS 的噪聲在電源走線上出現(xiàn)并顯示為 Vemi4 信號(hào)。在正常運(yùn)行期間，SMPS 電路會(huì)產(chǎn)生傳導(dǎo) EMI 機(jī)會(huì)。這些電源中的開關(guān)會(huì)產(chǎn)生大的不連續(xù)電流。這些不連續(xù)性存在于降壓轉(zhuǎn)換器的輸入、升壓轉(zhuǎn)換器的輸出以及反激式和降壓-升壓拓?fù)涞妮斎牒洼敵龆丝?。?lái)自開關(guān)動(dòng)作的不連續(xù)電流會(huì)產(chǎn)生電壓紋波，該紋波通過(guò) PCB 走線傳播到系統(tǒng)的其他部分。來(lái)自 SMPS 的輸入電壓紋波、輸出電壓紋波或兩者都會(huì)影響負(fù)載電路的運(yùn)行。

傳導(dǎo)發(fā)射要么是差模干擾，要么是共模干擾。差模干擾信號(hào)出現(xiàn)在電路的輸入端之間，例如信號(hào)和接地端。電流以相同相位流過(guò)兩個(gè)輸入。但是，一個(gè)電流輸入的方向與另一個(gè)電流輸入的方向相同或相反。這兩個(gè)輸入端的負(fù)載會(huì)產(chǎn)生隨電流大小變化的電壓。線路 1 和差分參考之間的這種電壓變化會(huì)在系統(tǒng)中產(chǎn)生噪聲或通信錯(cuò)誤。

當(dāng)您在電路中添加接地回路或不需要的電流路徑時(shí)，就會(huì)發(fā)生共模干擾。如果存在干擾源，則共模電流和共模電壓會(huì)在兩條線路上產(chǎn)生，而接地回路則充當(dāng)共模參考。差模和共模干擾都需要濾波器來(lái)對(duì)抗 EMI 的不利影響。