點擊(jī):0次 責任編輯:創始人 發表時間:2022-04-13 18:55:22
當今,電子係統的時鍾頻率為幾百兆赫,所用脈衝的前後沿在亞納秒範圍,高質量視頻電(diàn)路(lù)也用以亞納秒級的象素速率。這些較高的處理速度表示了工程上受(shòu)到不斷的挑戰。那麽如何預防和解決連接器電磁幹擾的問題值得(dé)我們關注。
電路上振蕩速率變得更快(上(shàng)升/下降時間),電(diàn)壓/電流幅度(dù)變得更大,問題變得更多。因此,今天同以前相比,解決電磁兼容性(EMC)就更艱難(nán)了。
在電路的兩個波(bō)節之前(qián),快速變化的脈衝電流,表示了所謂差模噪聲源,電路周(zhōu)圍的電磁場可以耦合到其它元件上和侵入(rù)連接部分。經感性(xìng)或容性耦合的噪聲是共模(mó)幹擾。射頻幹擾電流是彼此(cǐ)相同(tóng)的,係統可以建(jiàn)模為:由噪聲源、“受害電路”或“接受者”和回路(通常是底板)組成。用幾(jǐ)個因素來描述幹擾的大(dà)小(xiǎo):噪聲源的強度、幹擾(rǎo)電流環繞麵(miàn)積的(de)大小、變化速率。
噪聲的耦(ǒu)合和傳播
共模噪聲是由於不合理的設計產生的。有些典型的原因是不同線對中個別導線的長度不同,或到(dào)電源平麵或機殼的距離不(bú)同。另(lìng)一個原因是元件的缺陷(xiàn),如磁感應線圈與(yǔ)變壓器,電(diàn)容器(qì)與有源器件(例如(rú)應用特殊的(de)集(jí)成電路(ASIC))。
磁性元件(jiàn),特別是所謂(wèi)“鐵芯扼流圈”型貯能電感器,是用在電源變換器之(zhī)中的,總(zǒng)是產生電磁場。磁路中的氣隙相當於(yú)串聯電路中的一個大電(diàn)阻,那兒要消耗較多的電能。
於是,鐵芯扼流圈,繞製在(zài)鐵(tiě)氧體棒上,在棒周圍產生強的電磁場,在電極附近有最強的場強。在使用回描結構的開關電源中,變壓器上必(bì)定有一(yī)個空隙, 其間有很強的磁場。在其中保持磁場最合適的元件是螺旋管,使電磁場沿管芯長度方向分布(bù)。這就是在高頻工作的磁性元件優選螺(luó)旋結構的原因之(zhī)一。
不恰(qià)當(dāng)的去耦電路通常也變成幹擾源。如果電路要求大的脈衝電(diàn)流,以及局部去耦時不能保證小電容或十分高的內阻需要,則由電源回(huí)路產生的電壓就下(xià)降。這相當於紋波,或者相當於(yú)終端(duān)間的電壓快速變(biàn)化。由於封裝的雜散電容,幹擾能耦合到其它電路中去,引起共模問題。
當共模電流汙染I/O接(jiē)口電路時,該問題必(bì)須解決在通過連(lián)接器之前。不同的應用,建議用不同的方法來解決這(zhè)個問題。在視頻電路中(zhōng),那兒I/O信號(hào)是單端的,且公用(yòng)同一共同回路,要解決它,用(yòng)小型LC濾波器濾掉噪聲。
在低頻串聯接口網(wǎng)絡中,有些雜散電容就(jiù)足夠將噪聲分流到底板上。差分驅動的接口,如以太,通常是通過變壓器耦合到I/O區域,是在變壓(yā)器一側或兩側的中心抽(chōu)頭提供(gòng)耦合的(de)。這些中心抽頭經高壓電容器與底板相連,將共模噪(zào)聲(shēng)分流到底板上(shàng),以使信號不發生失真。
在I/O區域內的(de)共模噪(zào)聲
沒有一個(gè)通用辦法來解決所有類(lèi)型的I/O接口的(de)問題。設計(jì)師們的主要目標是將(jiāng)電(diàn)路設計(jì)好,而常常(cháng)忽略了一(yī)些視為簡(jiǎn)單的細(xì)節。一些(xiē)基本法則能使噪聲在到達連接器以前,降至最小:
)將去耦電容設置在緊(jǐn)挨負載處。
2)快速變化的前後沿的(de)脈衝電流,其環路尺寸應最小。
3)使大電流器件(即驅動器和ASIC)遠離I/O端口。
4)測定信號的完整性(xìng),以保(bǎo)證(zhèng)過(guò)衝(chōng)和(hé)下衝最小,特別是對於大電流的(de)關鍵性信號(如時(shí)鍾,總線)。
5)使用局部濾波,如RF鐵氧體,可吸收RF幹(gàn)擾。
6)提供低阻抗(kàng)搭接到底板上或在I/O區域的基準在底(dǐ)板上。射頻噪聲和連接器
即使工程(chéng)師采取許多上(shàng)述所列的預防措施,來減小在I/O區內的RF噪(zào)聲,還不能保(bǎo)證這些預防措施能否成功地足夠滿(mǎn)足發(fā)射要求。有些噪聲是傳導幹擾,即在內部電路板上按共(gòng)模電流流動。這個幹擾源(yuán)是在底板和電路等之間。
於是,這個RF電流(liú)一定通過最(zuì)低阻抗(在底板和載信號線之(zhī)間)的通路流動(dòng)。如果連接器沒呈現(xiàn)足夠低的(de)阻抗(與底板的搭接處),這RF電流經雜散電(diàn)容流動。當這RF電流流過電纜時(shí),不可避免地產生發射。
使共模電流注入到I/O區的另(lìng)一機理,是附近有(yǒu)強的幹擾源的耦(ǒu)合。甚至有些“屏蔽”連接器也無(wú)用(yòng),因(yīn)為(wéi)幹擾(rǎo)源(yuán)就在連接器附近,如PC機環境。如果在連接(jiē)器和底板之間有一個缺口,此處所感應的RF電壓(yā)可以(yǐ)使EMC性能下降。
屏(píng)蔽連接器方法有,加指形簧片或(huò)墊(diàn)片。連接(jiē)器的搭接,是在連接(jiē)器和(hé)機殼之間填滿空處。這個方(fāng)法要求有一個襯墊。金(jīn)屬襯墊較好,隻要處(chù)理合適,也就是說,隻要表麵(miàn)不被汙染,隻要(yào)手不觸及或損壞襯墊以及隻要有足夠(gòu)的壓力,以保持好的、低阻抗的(de)接觸。
別(bié)的方(fāng)法是連(lián)接器裝接(jiē)頭片或者把連接器安裝在機殼上。此時,最大接觸麵稍微小些,且應(yīng)嚴格控製接(jiē)頭(tóu)片(piàn)的尺寸和彈性。安(ān)裝屏蔽連接器時,在機(jī)殼(ké)上開口,開口的一側要去掉油汙,要仔細製作,若公差不合適,導致連接器在機殼內陷入太深,使搭接中斷。每位EMC工程師知(zhī)道,在“極好”的係統當中,這個問(wèn)題一定要滿(mǎn)足發射要(yào)求,並在生產線及時檢(jiǎn)查。未(wèi)緊(jǐn)固的或彎曲的襯墊,安裝於關鍵區域的油汙上,將失(shī)效。
由於下(xià)述(shù)原(yuán)因選用了EMI連接器
1)導電發泡塑料是極其柔軟的,且能放在連接器的整個周圍。這就消除了與另一機殼、襯墊(diàn)有關的問題。
2)機械工程師可以(yǐ)在係統機殼可接收(shōu)的公(gōng)差範圍內安裝連接器。
3)連(lián)接(jiē)器與機殼實(shí)現低(dī)阻(zǔ)抗搭接,以保證良好接觸。機殼壁(bì)內側上的襯墊,當要塗(tú)漆有遮(zhē)蔽要求時,可以用更柔軟的材料。
4)要求強迫冷卻的設計,襯墊最好有另一特點:連接器和機(jī)殼壁之間(jiān)的縫(féng)應密封起來,以減少氣漏。在有塵埃(āi)的(de)環境(jìng)中,襯墊(diàn)要(yào)起到係統內保(bǎo)持幹淨。