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如何正確選擇和使用電磁兼容元器件

時(shí)間:2018-11-24 15:20:50來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 作者:admin 點(diǎn)擊:次
在復雜的電磁環(huán)境中，每臺電子、電氣產(chǎn)品除了本身要能抗住一定的外來(lái)電磁干擾正常工作以外，還不能產(chǎn)生對該電磁環(huán)境中的其它電子、電氣產(chǎn)品所不能承受的電磁干擾�；蛘哒f(shuō)，

在復雜的電磁環(huán)境中，每臺電子、電氣產(chǎn)品除了本身要能抗住一定的外來(lái)電磁干擾正常工作以外，還不能產(chǎn)生對該電磁環(huán)境中的其它電子、電氣產(chǎn)品所不能承受的電磁干擾�；蛘哒f(shuō)，既要滿(mǎn)足有關(guān)標準規定的電磁敏感度極限值要求，又要滿(mǎn)足其電磁發(fā)射極限值要求，這就是電子、電氣產(chǎn)品電磁兼容性應當解決的問(wèn)題，也是電子、電氣產(chǎn)品通過(guò)電磁兼容性認證的必要條件。很多工程師在進(jìn)行產(chǎn)品電磁兼容性設計時(shí)，對于如何正確選擇和使用電磁兼容性元器件，往往束手無(wú)策或效果不理想，因此，很有必要對此進(jìn)行探討。

 

電磁兼容性元器件是解決電磁干擾發(fā)射和電磁敏感度問(wèn)題的關(guān)鍵，正確選擇和使用這些元器件是做好電磁兼容性設計的前提。因此，我們必須深入掌握這些元器件，這樣才有可能設計出符合標準要求、性能價(jià)格比最優(yōu)的電子、電氣產(chǎn)品。而每一種電子元件都有它各自的特性，因此，要求在設計時(shí)仔細考慮。接下來(lái)我們將討論一些常見(jiàn)的用來(lái)減少或抑制電磁兼容性的電子元件和電路設計技術(shù)。

元件組

有兩種基本的電子元件組：有引腳的和無(wú)引腳的元件。有引腳線(xiàn)元件有寄生效果，尤其在高頻時(shí)。該引腳形成了一個(gè)小電感，大約是1nH/mm/引腳。引腳的末端也能產(chǎn)生一個(gè)小電容性的效應，大約有4pF。因此，引腳的長(cháng)度應盡可能的短。與有引腳的元件相比，無(wú)引腳且表面貼裝的元件的寄生效果要小一些。其典型值為：0.5nH的寄生電感和約0.3pF的終端電容。

從電磁兼容性的觀(guān)點(diǎn)看，表面貼裝元件效果最好，其次是放射狀引腳元件，最后是軸向平行引腳的元件。

一、EMC元件之電容

在EMC設計中，電容是應用最廣泛的元件之一，主要用于構成各種低通濾波器或用作去耦電容和旁路電容。大量實(shí)踐表明：在EMC設計中，恰當選擇與使用電容，不僅可解決許多EMI問(wèn)題，而且能充分體現效果良好、價(jià)格低廉、使用方便的優(yōu)點(diǎn)。若電容的選擇或使用不當，則可能根本達不到預期的目的，甚至會(huì )加劇 EMI程度。

從理論上講，電容的容量越大，容抗就越小，濾波效果就越好。一些人也有這種習慣認識。但是，容量大的電容一般寄生電感也大，自諧振頻率低（如典型的陶瓷電 容，0.1μF的f0=5 MHz，0.01μF的f0=15 MHz，0.001μF的f0=50 MHz），對高頻噪聲的去耦效果差，甚至根本起不到去耦作用。分立元件的濾波器在頻率超過(guò)10 MHz時(shí)，將開(kāi)始失去性能。元件的物理尺寸越大，轉折點(diǎn)頻率越低。這些問(wèn)題可以通過(guò)選擇特殊結構的電容來(lái)解決。

貼片電容的寄生電感幾乎為零，總的電感也可以減小到元件本身的電感，通常只是傳統電容寄生電感的1/3~1/5，自諧振頻率可達同樣容量的帶引線(xiàn)電容的2倍（也有資料說(shuō)可達10倍），是射頻應用的理想選擇。

傳統上，射頻應用一般選擇瓷片電容。但在實(shí)踐中，超小型聚脂或聚苯乙烯薄膜電容也是適用的，因為它們的尺寸與瓷片電容相當。

三端電容能將小瓷片電容頻率范圍從50 MHz以下拓展到200 MHz以上，這對抑制VHF頻段的噪聲是很有用的。要在VHF或更高的頻段獲得更好的濾波效果，特別是保護屏蔽體不被穿透，必須使用饋通電容。

二、EMC元件之電感

電感是一種可以將磁場(chǎng)和電場(chǎng)聯(lián)系起來(lái)的元件，其固有的、可以與磁場(chǎng)互相作用的能力使其潛在地比其他元件更為敏感。和電容類(lèi)似，聰明地使用電感也能解決許多 EMC問(wèn)題。下面是兩種基本類(lèi)型的電感：開(kāi)環(huán)和閉環(huán)。它們的不同在于內部的磁場(chǎng)環(huán)。在開(kāi)環(huán)設計中，磁場(chǎng)通過(guò)空氣閉合；而閉環(huán)設計中，磁場(chǎng)通過(guò)磁芯完成磁路，如下圖所示。

電感中的磁場(chǎng)

電感比起電容一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它沒(méi)有寄生感抗，因此其表面貼裝類(lèi)型和引線(xiàn)類(lèi)型沒(méi)有什么差別。

開(kāi)環(huán)電感的磁場(chǎng)穿過(guò)空氣，這將引起輻射并帶來(lái)電磁干擾（EMI）問(wèn)題。在選擇開(kāi)環(huán)電感時(shí)，繞軸式比棒式或螺線(xiàn)管式更好，因為這樣磁場(chǎng)將被控制在磁芯（即磁體內的局部磁場(chǎng)）。

開(kāi)環(huán)電感

對閉環(huán)電感來(lái)說(shuō)，磁場(chǎng)被完全控制在磁心，因此在電路設計中這種類(lèi)型的電感更理想，當然它們也比較昂貴。螺旋環(huán)狀的閉環(huán)電感的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：它不僅將磁環(huán)控制在磁心，還可以自行消除所有外來(lái)的附帶場(chǎng)輻射。

電感的磁芯材料主要有兩種類(lèi)型：鐵和鐵氧體。鐵磁芯電感用于低頻場(chǎng)合（幾十KHz），而鐵氧體磁芯電感用于高頻場(chǎng)合（到MHz）。因此鐵氧體磁芯電感更適合于EMC應用。

在EMC應用中特別使用了兩種特殊的電感類(lèi)型：鐵氧體磁珠和鐵氧體磁夾。鐵和鐵氧體可作電感磁芯骨架。鐵芯電感常應用于低頻場(chǎng)合（幾十KHz），而鐵氧體芯電感常應用于高頻場(chǎng)合（MHz）。所以鐵氧芯感應體更適合于EMC應用。容－源－電－子－網(wǎng)－為你提供技術(shù)支持

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