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积分:131244 版主 | | | 由于布线的原因,信号通过地线、电源和传输线的阻抗互相耦合而形成的噪声。因电源滤波不佳造成泄漏,甚至形成寄生振荡。电磁耦合会在PCB/变压器和输入/出端引起所谓 差模噪声和 共模噪声,见图18.01的示意图。 这完全由电磁干扰在两电源线上产生的耦合电流的方向来决定,噪声电流IN与差模信号电流IS方向相同时,产生差模噪声;噪声电流IN在两输入线上方向相同,则产生共模噪声。差模噪声和共模噪声往往同时产生。
(a) 差模噪声 (b) 共模噪声 |
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| | | | | | | 搞开发的兄弟们,本人最近搞了两款要求过6级能效的案子,待机功耗可以做到30毫瓦以内,效率也很高,抗雷击达5000V.这两颗IC是数字电源IC,跟IWATT的芯片差不多。更可贵的是其性价比还超高!我现在做了一些方案,有兴趣的兄弟可以加QQ:546655379 陈工。大家一起研究讨论!
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| | | | | | | | | 数字集成电路从逻辑高到逻辑低之间转换或者从逻辑低到逻辑高之间转换过程中,输出端产生的方波信号频率并不是导致EMI的唯一频率成分。 |
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| | | | | | | | | | | 该方波中包含频率范围宽广的正弦谐波分量,这些正弦谐波分量构成工程师所关心的EMI频率成分。最高EMI频率也称为EMI发射带宽,它是信号上升时间而不是信号频率的函数 |
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| | | | | | | | | | | | | 算EMI发射带宽的公式为:
F=0.35/Tr
其中:F是频率,单位是GHz;Tr是单位为ns(纳秒)的信号上升时间或者下降时间。
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| | | | | | | | | | | | | | | 从上述公式中不难看出,如果电路的开关频率为50MHz,而采用的集成电路芯片的上升时间是1ns,那么该电路的最高EMI发射频率将达到350MHz,远远大于该电路的开关频率。而如果IC的上升时间为500ps,那么该电路的最高EMI发射频率将高达700MHz。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | 电路中的每一个电压值都对应一定的电流,同样每一个电流都存在对应的电压。当IC的输出在逻辑高到逻辑低或者逻辑低到逻辑高之间变换时,这些信号电压和信号电流就会产生电场和磁场,而这些电场和磁场的最高频率就是发射带宽。电场和磁场的强度以及对外辐射的百分比,不仅是信号上升时间的函数,同时也取决于对信号源到负载点之间信号通道上电容和电感的控制的好坏,在此,信号源位于PCB板的IC内部,而负载位于其它的IC内部,这些IC可能在PCB上,也可能不在该PCB上。为了有效地控制EMI,不仅需要关注IC芯片自身的电容和电感,同样需要重视PCB上存在的电容和电感。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | 当信号电压与信号回路之间的耦合不紧密时,电路的电容就会减小,因而对电场的抑制作用就会减弱,从而使EMI增大;电路中的电流也存在同样的情况,如果电流同返回路径之间耦合不佳,势必加大回路上的电感,从而增强了磁场,最终导致EMI增加。换句话说,对电场控制不佳通常也会导致磁场抑制不佳。用来控制电路板中电磁场的措施与用来抑制IC封装中电磁场的措施大体相似。正如同PCB设计的情况,IC封装设计将极大地影响EMI。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 电路中相当一部分电磁辐射是由电源总线中的电压瞬变造成的。当IC的输出级发生跳变并驱动相连的PCB线为逻辑“高”时,IC芯片将从电源中吸纳电流,提供输出级所需的能量。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 对于IC不断转换所产生的超高频电流而言,电源总线始于PCB上的去耦网络,止于IC的输出级。如果输出级的信号上升时间为1.0ns,那么IC要在1.0ns这么短的时间内从电源上吸纳足够的电流来驱动PCB上的传输线。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 电源总线上电压的瞬变取决于电源总线路径上的电感、吸纳的电流以及电流的传输时间。电压的瞬变由下面的公式所定义:
V=Ldi/dt,
其中:L是电流传输路径上电感的值;di表示信号上升时间间隔内电流的变化;dt表示电流的传输时间(信号的上升时间)。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 由于IC管脚以及内部电路都是电源总线的一部分,而且吸纳电流和输出信号的上升时间也在一定程度上取决于IC的工艺技术,因此选择合适的IC就可以在很大程度上控制上述公式中提到的所有三个要素。 |
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| | xkw1cn- 积分:131244
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积分:131244 版主 | | | (1)屏蔽
屏蔽就是在电子电路中将 噪声干扰源屏蔽起来。例如将变压器屏蔽起来,因为变压器是一个很大的电磁干扰源。变压器的干扰一般具有方向性,改变方向也能有效降低干扰强度。
最怕受干扰的部分屏蔽起来。例如放大器的输入回路。屏蔽分电场屏蔽和磁场屏蔽,屏蔽材料可用铜、铝、铁的箔片制成,也可采用铁淦氧和坡莫合金等材料。铁淦氧是绝缘导磁材料,可屏蔽磁场,坡莫合金是良好的导电、导磁材料,可有效屏蔽电场和磁场。在要求高的场合,可以采用多层屏蔽。典型的屏蔽原理图见图18.02和图18.03。
图18.02 静电屏蔽原理 图18.03 磁屏蔽原理
(2)滤波和去耦
滤波是将交流电源整流后的交流分量抑制掉。滤波后,直流电源中的纹波对电子电路各级的影响是不同的。因此需要对敏感部分或源加 去耦合电路, 去耦电路就是一个RC电容滤波电路,见图18.04。
合理布置电源的供电走线,将流有大电流的走线和输入级的供电线分开,供电线成网状分布,以降低印制电路板的铜箔电阻。
图18.04 RC去耦电路
(3)合理接地
合理接地十分重要,它可以基本消除电流流过地线形成的耦合。通过地线的耦合示意图见图18.05。采用 一点接地可有效消除之间通过地线的不良耦合。
一点接地就是将电子电路各级的接地点接在一点,特别要注意噪音源地线与退耦电容的接地点要尽可能地接在一点。
图18.05 正确接地的方法
(4)抑制从变压器串入的干扰
功率器件开关干扰,特别是高频干扰,可通过变压器进入线/PCB中,如图18.06所示。抑制这种干扰的方法是给变压器原副绕组之间加屏蔽层,加输入低通滤波器。这些技术措施如图18.06(a)(b)所示。
(a)交流电源进线加低通滤波器 (b) 变压器原副绕组间加屏蔽层
图18.06 抑制高频干扰的方法 |
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| | | | | | | 你好,看不清,能否发给我。还有一点,请教有没有UL的对变压器的制作要求,能否一起发给我。谢谢
hdclan@163.com |
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| | | | | | | 非屏蔽布线系统是否能满足电磁兼容的要求?关于这一问题行家们是仁者见仁,智者见智,各抒所见,从未得出一个统一的结论。目前,国际标准化组织和欧州标准化组织也正在进行关于UTP系统在强干扰环境下能否满足高速数据应用的研究,但这些研究仅仅是理论上的,很难定量。另外这些研究手段的片面性还在于测试中没有采用生活中常见的一些干扰源,例如:高频发射器、电动马达、甚至萤光灯等。 |
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| | | | | | | 根据信号电流流向,进行合理的布局,可减小信号间的干扰。合理布局是控制EMI的关键。布局的基本原则是:
* 模拟信号易受数字信号的干扰,模拟电路应与数字电路隔开;
* 时钟线是主要的干扰和辐射源,要远离敏感电路,并使时钟走线最短;
* 大电流、大功耗电路尽量避免布置在板中心区域,同时应考虑散热和辐射的影响;
* 连接器尽量安排在板的一边,并远离高频电路;
* 输入/输出电路靠近相应连接器,去耦电容靠近相应电源管脚;
* 充分考虑布局对电源分割的可行性,多电源器件要跨在电源分割区域边界布放,以有效降低平面分割对EMI的影响;
* 回流平面(路径)不分割。 |
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| | | | | | | | | * 阻抗控制:高速信号线会呈现传输线的特性,需要进行阻抗控制,以避免信号的反射、过冲和振铃,降低EMI辐射。 |
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| | | | | | | | | | | * 将信号进行分类,按照不同信号(模拟信号、时钟信号、I/O信号、总线、电源等)的EMI辐射强度及敏感程度,使干扰源与敏感系统尽可能分离,减小耦合。 |
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| | | | | | | | | | | | | * 严格控制时钟信号(特别是高速时钟信号)的走线长度、过孔数、跨分割区、端接、布线层、回流路径等。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | * 信号环路,即信号流出至信号流入形成的回路,是PCB设计中EMI控制的关键,在布线时必须加以控制。要了解每一关键信号的流向,对于关键信号要靠近回流路径布线,确保其环路面积最小。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | 对低频信号,要使电流流经电阻最小的路径;对高频信号,要使高频电流流经电感最小的路径,而非电阻最小的路径(见图1)。对于差模辐射,EMI辐射强度(E)正比于电流、电流环路的面积以及频率的平方。(其中I是电流、A是环路面积、f是频率、r是到环路中心的距离,k为常数。) |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 因此当最小电感回流路径恰好在信号导线下面时,可以减小电流环路面积,从而减少EMI辐射能量。
* 关键信号不得跨越分割区域。
* 高速差分信号走线尽可能采用紧耦合方式。
* 确保带状线、微带线及其参考平面符合要求。
* 去耦电容的引出线应短而宽。
* 所有信号走线应尽量远离板边缘。
* 对于多点连接网络,选择合适的拓扑结构,以减小信 号反射,降低EMI辐射。
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| | | | | 强烈要求版主们把柏工的帖子加精!这么好的经验性资料太难得了! |
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| | | | | | | EMI整改小结是我多年整改EMI的经验,我初步整理了一下,发大家讨论,希望广大资深电源工程师加以补充。 |
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| | | | | 这里的人真是最后一片净土啊,怎么多好心的人分享自己的成果。真的很难得啊!
支持! |
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| | | | | 经验之谈,非常感谢
希望论坛上经常有这样的好帖子出现! |
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| | xkw1cn- 积分:131244
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| | | | xkw1cn- 积分:131244
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| | | | | | | 呵呵楼上的 这个资料可是经验性的资料 能让我们少走不少弯路啊!
顶楼主! |
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| | | | | 请教高手们一个问题?我是初学者,请指点
我用半桥结构,MOSFET做了一个500KHz的开关电源,用PWM驱动上下桥臂,在半桥上加直流高压,为一个装置提供偏置电压,方波
但是我出来的波形有一个尖峰,我用RC吸收都不管用,怎么也搞不掉,而且用示波器测试的时候我本来调在-2.0的位子,但是我一加高压,起码要在-10.0左右才能看到波形,怎么掉在那个下面,而且我不停的加就要不停的调示波器才能看到波形,我不知道怎么解决这个问题了
波形.doc |
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| | | | | | | 您好朋友,我建议您最好的从新开一个求助帖子,因为那样您的帖子会让我们所有的版主看见的,关注程度会更大。感谢支持!希望您在此认识更多的朋友! |
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| | | | | | | 请问这个是贵司的资料吗?我给贵司此资料中第22页的滤波电路电路原理还不是很明白能否讲解一下谢谢! |
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| | | | | | | 顶你!支持,非常好的,资料,O(∩_∩)O谢谢你! |
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| | | | | | | 小女子的资料很实用,PCB工程师EMC设计指南,下了,谢了. |
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| | | | | 刚好有一产品,在100M~200M有两个点超,有那类磁环比较合适?,请推荐,用于共模噪声 |
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| | | | | 確是經驗來的, 沒有說太多原理.不用看得頭暈暈的. ~=~ |
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| | | | | 资料非常不错,最近在几个实验室之间奔波。对emc的测试也有很深的认识了,基本上是看看波形就知道改哪些地方了。关键问题是如何保证批量生产是都能过emc才是最关键的。 |
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| | | | | | | 加我qq490448920,技术交流,我很想你分享分享看波形整改的经验 |
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| | | | | 很好,30-80MHZ超出10DBUV/M,加9*5*3双线并绕的小共模电感有效果,可是LAYOUT 沒空間,怎么辦? |
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| | | | | 我今天去测试了60W开关电源,在561MHZ的时候超了2DB,也不知道从哪里更改,请各位指点指点 |
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| | | | | 這是我在網上看到的 第一個真原創.
頂. 這才是名副其實的專家 |
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| | | | | 哎呀.
我们办事处可以免费测试EMI这块
感兴趣的朋友可以来看看
EMI传导是精确测试
恩 |
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| | | | | 谢谢,电源新手入门,以前做EMI传导是很是难受,学习学习 |
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| | | | | 楼主,真是个好人呀!无私的人,无私的楼主,要是以后世纪电源网多几个像楼主这样的大侠,那不红都难呀! |
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| | | | | 楼主,你的资料EMC整改秘籍,没有包含变压器的具体结构对EMI的影响。 |
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| | | | | | | | | 好多好资料呀!!谢谢大侠,你们辛苦了!!好好学习一下!! |
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| | | | | 我觉得帖一些自己解EMI的具体经验比较好,而且附上测试图。还有不同拓扑,不同结构,解EMI手段都不一样的 |
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| | | | | 好!!QQ:253642638 技术交流请教!!! |
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| | | | | 请问LZ,下面的2,3点,管子不会烧吗?我做过一个电源,RCD电路用的是FR107,管子很烫,换成HER108就好了!求解释!
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| | | | | | | 使用1N4007慢管,只适合帮你找到问题点,在通过其他方式改善EMI,既然是经验分享,肯定不是很完善,请你见谅。 |
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| | | | | | | 元件特性的问题,FR107 反向恢复时间比HER108慢,应该就烫点吧! |
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| | | | | 好贴 我最近也要设计电源,要求通过电磁兼容,先学习这份资料。。 |
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| | | | | | | 现在看这个帖子,至今已经3年了,经过我3年的实际学习,过段时间,我在完善这个关于开关电源EMC设计经验哲理,希望,大家共同进步,一起学习。。。 |
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| | | | | 开关的天性就是吵,屏蔽是条不归路,单机功率大,散失在屏蔽物的能量也够可观,滤波与「再生」涉及无功的流转,电网会反映出来。 |
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| | | | | 让磁场在封闭轨迹里以「行波」模式运动(比如旋转吧),对方即使受干扰也只是被加热;电网的高频扰动,去耦固为常法,方波若相连,就成纯直流,多相逆变或多机时分换相或可在一定程度上发挥去耦之效。 |
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| | | | | 大侠,有个问题想请教,0.48M-1.3M 之间 EMI 超8个DB, 初步判断是共模,不加共模电感的话,有没有其他方法。 |
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| | | xkw1cn- 积分:131244
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积分:131244 版主 | | | | 在开关电源里;这个频带超的是差模噪音。共模电感有一定抑制差模噪音的能力。PCB和变压器设计及电容品质是抑制这段噪音的关键。 |
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| | | | | | | | | 蓦然回首,这帖子已经3年了,时间过的太快了啊。。。 |
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| | | | | | | | | | | 楼主,看了你的这两份资料,受益匪浅啊!
这是你三年前对EMI的感受,那现在呢?可以在写写这方面的东东和大家分享哦! |
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| | | | | | | | | EMI这个东西感觉经验重要,理论分析上难啊。
多谢共享经验。 |
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| | | | | 狂顶柏工!宝贵的经验之谈,解决了我机种中困扰很久的EMI幅射问题! |
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| | | | | | | | | 希望能够为大家提供更好的素材,好的ID,好的方法! |
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| | | | | 柏工,给您拜年了!
本贴的第二集什么时候出来啊?
大家都盼着呢? |
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| | | | | | | | | 我去实验室,拿的就是楼主的秘籍去改的,很实用,谢谢! |
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| | | | | 专业EMC设备制造商,可以为客户免费提供EMC测试。QQ:1606636867,就因为技术没有学好只能做做销售了啊。飘过。。。。。。有需要的,想了解的可以联系我 |
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| | | | | 楼主,我想请教下,关于你说的1MHZ-5MHZ是差模共模混合的,要先分析出是差、还是共,我想请教你怎么分析呢?是要用什么仪器还是其他什么方法呢?谢谢楼主! |
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| | | | | 如果哪位需要整改,可以找我,EMI传导辐射免费测试基地,咨询电话杨15986675816 QQ672528367 |
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| | | | | EMI确实很让人头疼,看一下栢工的资料能否受些启发。 |
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| | | | | EMI是个难以解决的问题,各位楼主无私的奉献,让小弟受益非浅 |
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| | | | | | | 赞赞赞....................... |
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| | | | | | | 资料下载了,好好学习下了。谢谢楼主,谢谢小女子,谢谢大家! |
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| | | | | 行业内前辈的经验总结,不错,必须下载下来学习一下! |
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