電磁兼容設(shè)計技術(shù)

1、1為什么要掌握電磁兼容技術(shù)因為：因為： 電子電路日益復(fù)雜，調(diào)試越來越難電子電路日益復(fù)雜，調(diào)試越來越難 電磁兼容標準強制實施電磁兼容標準強制實施 市場競爭日益激烈，開發(fā)周期越來越短市場競爭日益激烈，開發(fā)周期越來越短2為什么要“調(diào)”電路信號畸變信號畸變不能達到預(yù)期的功能不能達到預(yù)期的功能信號本身失真信號本身失真 反射反射 損耗損耗串擾串擾地線、電源地線、電源噪聲噪聲外界干擾外界干擾（輻射、傳導(dǎo)）（輻射、傳導(dǎo)）電磁兼容設(shè)計電磁兼容設(shè)計信號完整性信號完整性3電磁兼容設(shè)計是必須的電路圖電路圖產(chǎn)品產(chǎn)品EMCSI4設(shè)備之間的干擾也不容忽視開關(guān)電源數(shù)字脈沖電路數(shù)字視頻設(shè)備220AC5怎樣對付這些干擾問題屏蔽屏

2、蔽接地接地濾波濾波選什么材料選什么材料屏蔽體怎樣接地屏蔽體怎樣接地屏蔽效能取決于什么因素屏蔽效能取決于什么因素地線與干擾有什么關(guān)系地線與干擾有什么關(guān)系應(yīng)該怎樣設(shè)計地線應(yīng)該怎樣設(shè)計地線怎樣實現(xiàn)有效的濾波怎樣實現(xiàn)有效的濾波為什么濾波并不有效為什么濾波并不有效6一個干擾的例子RS105，脈沖電磁場試驗，脈沖電磁場試驗7消除干擾的措施與結(jié)果共模濾波電容共模濾波電容濾波的測試結(jié)果濾波的測試結(jié)果濾波的軟件仿真結(jié)果濾波的軟件仿真結(jié)果8實踐電磁兼容技術(shù)課程特點：課程特點：n注重物理概念和應(yīng)用背景，避免空洞理論和復(fù)雜注重物理概念和應(yīng)用背景，避免空洞理論和復(fù)雜公式公式n內(nèi)容實用，立竿見影內(nèi)容實用，立竿見影n培養(yǎng)解

3、決電磁干擾的綜合能力（基本理論、分析培養(yǎng)解決電磁干擾的綜合能力（基本理論、分析方法、問題解決能力等）方法、問題解決能力等）9課程內(nèi)容 電磁兼容要求（標準）與試驗方法電磁兼容要求（標準）與試驗方法 地線造成的干擾問題與解決方法地線造成的干擾問題與解決方法 電磁屏蔽與搭接電磁屏蔽與搭接 電磁干擾濾波技術(shù)電磁干擾濾波技術(shù) 電纜設(shè)計電纜設(shè)計 線路板設(shè)計線路板設(shè)計10 對電磁兼容技術(shù)有全面的了解對電磁兼容技術(shù)有全面的了解 掌握接地、濾波、屏蔽等關(guān)鍵技術(shù)掌握接地、濾波、屏蔽等關(guān)鍵技術(shù) 在產(chǎn)品電磁兼容設(shè)計方面有明確的思路在產(chǎn)品電磁兼容設(shè)計方面有明確的思路 使產(chǎn)品順利通過電磁兼容試驗使產(chǎn)品順利通過電磁兼容試驗

4、 具備進一步學習的能力具備進一步學習的能力通過學習本課程要達到：11 第一章預(yù)備知識與基本概念預(yù)備知識與基本概念12電路之間的干擾模擬電路模擬電路控制電路控制電路（處理器）（處理器）信號處理信號處理電源電源13電容耦合電場電場VN = VSZL/(ZC+ZL) ZL VSVN容抗：容抗： ZC = 1/j C 14電感耦合I1VN15公共阻抗耦合數(shù)字數(shù)字電路電路模擬模擬電路電路VN16傳導(dǎo)性干擾模擬電路模擬電路數(shù)字電路數(shù)字電路17 天線接收天線：接收天線：將天線上的電磁波變成端口將天線上的電磁波變成端口上的電壓上的電壓輻射天線：輻射天線：將端口上的電壓變成電磁波將端口上的電壓變成電磁波VV18

5、基本天線結(jié)構(gòu)環(huán)天線環(huán)天線 偶極天線偶極天線 單極天線單極天線 VVV19環(huán)天線產(chǎn)生的輻射近場區(qū)內(nèi)（近場區(qū)內(nèi)（ D /2 ）: H = IA / (4 D3) A/m E = Z0IA / (2 D2) V/m 遠場區(qū)內(nèi)（遠場區(qū)內(nèi)（D /2 ） : H = IA / ( 2D) A/m E = Z0 IA / ( 2D) V/m AID20導(dǎo)線的輻射近場區(qū)內(nèi)近場區(qū)內(nèi): H = I L / (4 D2) A/m E = Z0I L / (8 2 D3) V/m遠場區(qū)內(nèi)遠場區(qū)內(nèi): H = I L / (2 D) A/m E = Z0 I L / (2 D) V/mI LD21波阻抗的概念波波阻阻抗抗

6、377/ 2到觀測點距離 rE/HZW = Z0（2 D/ ）ZW = Z0 = 377 I LAIZW = Z0（ /2 D)22寄生天線偶極天線：只要兩個體之間存在電位差，就偶極天線：只要兩個體之間存在電位差，就構(gòu)成了偶極天線。構(gòu)成了偶極天線。環(huán)天線：只要存在電流環(huán)路，就形成了一個環(huán)天線：只要存在電流環(huán)路，就形成了一個環(huán)天線。環(huán)天線。23常見等效偶極(單極)天線機箱機箱接地線接地線PCBVG主板主板電纜電纜子板子板筆記本筆記本PCB電纜電纜沒接地的散熱片沒接地的散熱片24常見環(huán)天線25用天線的概念處理問題1 用天線的概念看待設(shè)備中的導(dǎo)體用天線的概念看待設(shè)備中的導(dǎo)體,發(fā)現(xiàn)隱發(fā)現(xiàn)隱蔽的天線蔽的

7、天線2 盡量消除這些具有天線性能的結(jié)構(gòu)盡量消除這些具有天線性能的結(jié)構(gòu)3 不能消除時，控制天線的輻射不能消除時，控制天線的輻射 減小環(huán)天線的面積減小環(huán)天線的面積 減小兩個導(dǎo)體之間的射頻電壓減小兩個導(dǎo)體之間的射頻電壓26分貝(dB) 的概念分貝的定義：分貝數(shù)分貝的定義：分貝數(shù) 10lgP2P1P1、P2 是兩個功率數(shù)值，對于電流或電壓，定義如下：是兩個功率數(shù)值，對于電流或電壓，定義如下：電壓增益的分貝數(shù)電壓增益的分貝數(shù) 20lgV2V1電流增益的分貝數(shù)電流增益的分貝數(shù) 20lgI2I127用分貝表示的物理量電壓：電壓：用用1V、1mV、1 V 為參考（例如：為參考（例如：1 V = 0dB V）

8、則單位為：則單位為：dBV、dBmV、dB V 等，等，電流：電流：用用1A、1mA、1 A 為參考，則：為參考，則：dBA、dBmA、dB A場強：場強：用用1V/m、1 V/m 為參考，則：為參考，則：dBV/m、dB V/m 等，等，功率：功率：用用1W、1mW 為參考，則：為參考，則：dBW、dBm等，等，28“分貝”僅表示相對概念9910.1SE = 20lg(100/1.1) 40dB 99110SE = ?如果把綠色輻射體去掉，屏蔽體的屏蔽效能是多少？如果把綠色輻射體去掉，屏蔽體的屏蔽效能是多少？29頻域分析處理電磁干擾的問題必須熟悉頻域分析：處理電磁干擾的問題必須熟悉頻域分析：

9、電磁兼容標準中大部分指標都是在頻域中表示的電磁兼容標準中大部分指標都是在頻域中表示的對電磁干擾的各種措施都與頻率有關(guān)對電磁干擾的各種措施都與頻率有關(guān)通過頻率特征容易查找干擾源通過頻率特征容易查找干擾源30頻域中表示的輻射發(fā)射限值10203040506070809010k100k1M10M100M1G10G100GFrequency (Hz)Limit Level (dBV/m)24344489697918GFixed Wing External (2MHz to18 GHz)and HelicoptersFixed Wing Internal,25 meters Nose to TailFix

10、ed Wing Internal, 10000，做大電感量共模扼流圈的磁心，做大電感量共模扼流圈的磁心154各種鐵氧體磁芯155電感量與飽和電流的計算SD1D2飽和電流： Imax = Bmax S (D1-D2)/2L電感量： L （nH）= 0.2 N2 r S(mm) ln (D1/D2)電感量電感量廠家手冊給出廠家手冊給出 廠家經(jīng)常給出每匝的電感量廠家經(jīng)常給出每匝的電感量“AL”，則，則 L （nH）= AL N2 156干擾抑制用鐵氧體157鐵氧體電感高頻時成為電阻鐵氧體電感（高損耗）鐵氧體電感（高損耗）空心電感（高空心電感（高Q）158不同材質(zhì)的鐵氧體有不同的頻率特性159偏置電流

11、對阻抗的影響160鐵氧體次環(huán)作共模扼流圈使用161貼片電感的阻抗162貼片電感的濾波效果163貼片電感的濾波效果164注意頻率特性165低通濾波器對脈沖信號的影響166信號濾波器的安裝位置板上濾波器板上濾波器無屏蔽的場合無屏蔽的場合濾波器靠近被濾波導(dǎo)線的靠近器件或線路板一端。有屏蔽的場合：在屏蔽界面上有屏蔽的場合：在屏蔽界面上167板上濾波器的注意事項濾波器要并排安裝濾波器要并排安裝線路板的干凈地與金屬機線路板的干凈地與金屬機箱或大金屬板緊密搭接箱或大金屬板緊密搭接為濾波設(shè)置干凈地為濾波設(shè)置干凈地在接口處設(shè)置檔板在接口處設(shè)置檔板濾波器靠近接口濾波器靠近接口168面板上濾波的簡易（臨時）方法容量

12、適當?shù)拇善娙莼颡毷娙?，引線盡量短容量適當?shù)拇善娙莼颡毷娙?，引線盡量短169電纜濾波的方法屏蔽盒屏蔽盒饋通濾波器饋通濾波器連接器連接器濾波連接器濾波連接器雖然是最佳雖然是最佳選擇，但是選擇，但是當空間允許當空間允許時，也可以時，也可以這樣：這樣：170平板濾波陣列用于制造濾波連接器用于制造濾波連接器171面板安裝濾波器注意事項濾波器與面板之濾波器與面板之間必須使用電磁間必須使用電磁密封襯墊！密封襯墊！172使用形濾波器的注意事項濾波器接地阻抗濾波器接地阻抗預(yù)期干擾電流路徑預(yù)期干擾電流路徑實際干擾電流路徑實際干擾電流路徑對接地沒有把握對接地沒有把握時，避免使用時，避免使用 形濾波器！形濾波

13、器！173電源線濾波器的基本電路共模扼流圈共模扼流圈差模電容差模電容共模電容共模電容共模濾波電容受到漏電流的限制共模濾波電容受到漏電流的限制174注意濾波器的高頻特性175高頻濾波性能的重要性濾波器高頻性能差濾波器高頻性能好無濾波176改善濾波器高頻特性的方法或精心繞制或多個電感串聯(lián)精心繞制或多個電感串聯(lián)177注意插入增益問題0-1050 / 50 100 / 0.1 或或 0.1 / 100 頻率頻率插入損耗插入損耗解決辦法：差模電感上并聯(lián)電阻（解決辦法：差模電感上并聯(lián)電阻（50 1k)，差模電容，差模電容上串聯(lián)電阻（上串聯(lián)電阻（0.5 10）178插入增益現(xiàn)象179串聯(lián)諧振導(dǎo)致插入增益VQ

14、VQV180插入增益的對策V181選擇濾波器的保險方法濾波器0.1100濾波器0.11000衰減50條件下的插入損耗0.1/100條件下的插入損耗插入損耗增益會暴露出來182器件距離對高頻性能的影響183濾波器安裝在線路板的問題機箱內(nèi)干擾機箱內(nèi)干擾電源線泄漏嚴重電源線泄漏嚴重184線路板上濾波的改進方法機箱內(nèi)干擾機箱內(nèi)干擾被濾波器擋住被濾波器擋住被濾波器旁路掉被濾波器旁路掉面板濾波器面板濾波器電源線無泄漏電源線無泄漏185電源線濾波器的錯誤安裝PCB濾波器濾波器輸入線過長輸入、輸出耦合PCB186電源線濾波器的錯誤安裝濾波器絕緣漆PCB濾波器通過細線接地，高頻效果很差！接地線187濾波器的正確

15、安裝濾波器PCB 濾波器直接接地盡量短 輸入、輸出線隔離濾波器安裝在線路板上時，在電源線入口處增加一只高頻共模濾波器電源PCB濾波電路188110VAC使用交流濾波器的問題189為什么信號濾波器容易損壞220VAC110VAC190機箱浮地 沒問題220VAC191全部浮地 沒問題220VAC192全部接地 沒問題220VAC193第五章電纜的EMC設(shè)計 電纜輻射電纜輻射場在導(dǎo)線中感應(yīng)的噪聲場在導(dǎo)線中感應(yīng)的噪聲電纜之間的串擾電纜之間的串擾194第六部分電纜的EMC設(shè)計 電纜輻射電纜輻射場在導(dǎo)線中感應(yīng)的噪聲場在導(dǎo)線中感應(yīng)的噪聲電纜之間的串擾電纜之間的串擾195外拖電纜的共模輻射I2CPI3I1C

16、P盡管共模成份的比例很小，但是由于輻射環(huán)路大，盡管共模成份的比例很小，但是由于輻射環(huán)路大，仍然是主要的輻射因素仍然是主要的輻射因素196“無關(guān)”的電纜也輻射197地線也輻射不接地線不接地線接上地線接上地線你喜歡你喜歡電纜屏蔽層接地嗎電纜屏蔽層接地嗎 ?198無關(guān)電纜輻射機理VCM機箱內(nèi)的所有信號都會通過機箱內(nèi)的所有信號都會通過電纜輻射！電纜輻射！199電纜輻射機理的總結(jié)電電 纜纜 輻輻 射射差模輻射差模輻射共模輻射共模輻射差模電流轉(zhuǎn)變?yōu)楣材ｋ娏鞑钅ｋ娏鬓D(zhuǎn)變?yōu)楣材ｋ娏餍盘柕厣瞎材ｋ妷簩?dǎo)致共模電流信號地上共模電壓導(dǎo)致共模電流臨近電路的耦合產(chǎn)生共模電壓，進臨近電路的耦合產(chǎn)生共模電壓，進而導(dǎo)致共模電流

17、而導(dǎo)致共模電流工作電流回路形成的環(huán)路天線工作電流回路形成的環(huán)路天線200電纜差模輻射的對策同軸電纜同軸電纜扁平電纜扁平電纜雙絞線雙絞線201電纜共模輻射的對策減小共模電流減小共模電流回路面積回路面積減小減小共模電流共模電流增加共模電流回路的阻抗增加共模電流回路的阻抗共模電流濾波共模電流濾波減小共模電壓減小共模電壓屏蔽電纜屏蔽電纜電纜靠近地線面電纜靠近地線面線路板線路板屏蔽屏蔽其它其它202電纜共模輻射的對策減小共模電流減小共模電流回路面積回路面積減小減小共模電流共模電流增加共模電流回路的阻抗增加共模電流回路的阻抗共模電流濾波共模電流濾波減小共模電壓減小共模電壓屏蔽電纜屏蔽電纜電纜靠近地線面電纜

18、靠近地線面線路板線路板屏蔽屏蔽其它其它203降低電纜輻射的方法I2CPI3I1CP通過額外的地線板減小共模電流的回路面積通過額外的地線板減小共模電流的回路面積204屏蔽電纜抑制共模輻射的本質(zhì)CMCMDM思考題思考題16：用屏蔽的方法減小信號電纜的輻射時，最關(guān)鍵：用屏蔽的方法減小信號電纜的輻射時，最關(guān)鍵的因素是什么？的因素是什么？205不完整的屏蔽電纜CMCMCMCMDM206屏蔽電纜的評估CMCMDMV輻射環(huán)路輻射環(huán)路VIZT = V / I207不同屏蔽層的傳輸阻抗102 103 104 105 106 107 1080.0010.010.1110100100010000傳輸阻抗（傳輸阻抗（

19、m /m）Hz鋁箔鋁箔單層編織單層編織最佳單層編織最佳單層編織雙層編織雙層編織雙層編織雙層編織 + 一層一層 金屬金屬雙層編織 + 雙層金屬實心銅實心銅208屏蔽層的錯誤接法CM思考題思考題17：什么情況下屏蔽電纜的輻射比非屏蔽電纜輻射更強，為什：什么情況下屏蔽電纜的輻射比非屏蔽電纜輻射更強，為什么？么？209D型連接器的屏蔽層搭接210圓形連接器屏蔽層搭接211接線端子上的屏蔽電纜212盡量減小小辨接法的危害213電纜共模輻射的對策減小共模電流減小共模電流回路面積回路面積減小減小共模電流共模電流增加共模電流回路的阻抗增加共模電流回路的阻抗共模電流濾波共模電流濾波減小共模電壓減小共模電壓屏蔽電

20、纜屏蔽電纜電纜靠近地線面電纜靠近地線面線路板線路板屏蔽屏蔽其它其它214共模電流主要由寄生電容產(chǎn)生線路板接地線路板接地線路板不接地線路板不接地CP較大較大CP較小較小頻率頻率MHz共模共模電流電流215增加共?；芈返淖杩筆CBPCB共模回路共?；芈匪伎碱}思考題18：共模扼流圈的效果與什么因素有關(guān)？：共模扼流圈的效果與什么因素有關(guān)？216鐵氧體效果的估算設(shè)原來電纜形成的共模回路阻抗為設(shè)原來電纜形成的共?；芈纷杩篂閆CM1，鐵氧體，鐵氧體的阻抗為的阻抗為ZL改善量改善量 = 20lg(E1 / E2) = 20lg ( ICM1 / ICM2 ) = 20lg(VCM / ZCM1) / (VCM

21、 / ZCM2) =20 lg ( ZCM2 / ZCM1) =20 lg ( 1+ ZL / ZCM1 ) dB217鐵氧體磁環(huán)218干擾抑制用鐵氧體219不同磁導(dǎo)率的鐵氧體阻抗特性 i = 700 i = 4000220鐵氧體的安裝方法盡量靠近電纜端頭盡量靠近電纜端頭匝數(shù)多匝數(shù)多匝數(shù)少匝數(shù)少頻率頻率衰減衰減整根電纜穿過整根電纜穿過 內(nèi)徑盡量小內(nèi)徑盡量小 長度盡量大長度盡量大 壁厚盡量大壁厚盡量大221電纜共模輻射的對策減小共模電流減小共模電流回路面積回路面積減小減小共模電流共模電流增加共模電流回路的阻抗增加共模電流回路的阻抗共模電流濾波共模電流濾波減小共模電壓減小共模電壓屏蔽電纜屏蔽電纜電

22、纜靠近地線面電纜靠近地線面線路板線路板屏蔽屏蔽其它其它222用濾波消除輻射223第六部分電纜的EMC設(shè)計 電纜輻射電纜輻射場在導(dǎo)線中感應(yīng)的噪聲場在導(dǎo)線中感應(yīng)的噪聲電纜之間的串擾電纜之間的串擾224處于電磁場中的電纜信號線和回流線在一根電纜中信號線和回流線在一根電纜中用地線面作回流線用地線面作回流線共模電流共模電流差模電壓差模電壓不平衡不平衡直接產(chǎn)生差模電壓直接產(chǎn)生差模電壓Sh225 電磁場在電纜上的感應(yīng)電壓10kHz 100kHz 1MHz 10MHz 100MHz 1GHz 10GHz 0-10-20-30-40-50123ABCDEh = 0.5mS: A = 100m B = 30m C

23、 = 10m D = 3m E = 1m與與 S、h 無無關(guān)關(guān)dBV1V/m場強產(chǎn)生的電壓場強產(chǎn)生的電壓226平衡電路的抗干擾特性電磁場V1V2I1I2VD平衡性好壞用共模抑制比表示： CMRR = 20lg ( VC / VD )VC 高頻時，由于寄生參數(shù)的影響，平衡性會降低高頻時，由于寄生參數(shù)的影響，平衡性會降低227提高共模干擾抑制的方法平衡電路屏蔽電纜共模扼流圈平衡電路CMRRCMRRff228非平衡轉(zhuǎn)換為平衡229 屏蔽電場0V電纜長度電纜長度 /20，多點接地，多點接地230磁場對電纜的干擾VNVN ( d / dt ) = A ( dB / dt )磁通磁通 回路面積回路面積A感

24、應(yīng)電壓感應(yīng)電壓當面積一定時當面積一定時231減小感應(yīng)回路的面積理想同軸線的信號電流與回流等效為在幾何上重合，因此電纜上的回路面積為0，整個回路面積僅有兩端的部分232屏蔽電纜減小磁場影響VSVSVS只有兩端接地的屏蔽層才能 屏蔽磁場233抑制磁場干擾的試驗數(shù)據(jù)1001M1M1M100100每米18節(jié)(A)(B)(D)(E)(C)0271313281M1M100100234抑制磁場干擾的實驗數(shù)據(jù) 1001M1M1M100100每米18節(jié)(F)(G)(I)(J)(H)80557063771M1M100100235C與D的實驗數(shù)據(jù)說明設(shè)：總電磁場為設(shè)：總電磁場為1000，其中磁場為，其中磁場為999

25、，電場為，電場為1，雙絞線的磁場抑制效果為：雙絞線的磁場抑制效果為：20lg(1000/230) 13 dB單端接地的屏蔽層的效果：單端接地的屏蔽層的效果：20lg(230/229) 0 dB雙絞線雙絞線單端接地單端接地屏蔽層屏蔽層236G與H的實驗數(shù)據(jù)說明設(shè)：總電磁場為設(shè)：總電磁場為1000，其中磁場為，其中磁場為999，電場為，電場為1，雙絞線的磁場抑制效果為：雙絞線的磁場抑制效果為：20lg(1000/1.3) 58 dB單端接地的屏蔽層的效果：單端接地的屏蔽層的效果：20lg(1.3/0.3) 13 dB雙絞線雙絞線單端接地屏蔽層單端接地屏蔽層237第六部分電纜的EMC設(shè)計 電纜輻射電

26、纜輻射場在導(dǎo)線中感應(yīng)的噪聲場在導(dǎo)線中感應(yīng)的噪聲電纜之間的串擾電纜之間的串擾238導(dǎo)線之間兩種串擾機理MCICICILILR0RLR2GR2L239耦合方式的粗略判斷ZSZL 10002： 電場耦合為主電場耦合為主3002 ZSZL 10002：取決于幾何結(jié)構(gòu)和頻率：取決于幾何結(jié)構(gòu)和頻率240電容耦合模型C12C1GC2GRC1GC2GC12RVN V1V1j C12 / ( C12 + C2G)j + 1 / R ( C12 + C2G)V1VN241耦合公式化簡 R 1 / j ( C12 + C2G ) VN = V1 C12 / ( C12 + C2G ) 242電容耦合與頻率的關(guān)系耦合

27、電壓耦合電壓VN = j RC12V1C12V1 (C12 + C2G)VN =1 / R (C12 + C2G)頻率頻率 243屏蔽對電容耦合的影響全屏蔽屏蔽層不接地：屏蔽層不接地：VN = VS =V1 C1S / ( C1S + CSG ) ，與無屏蔽相同，與無屏蔽相同屏蔽層接地時：屏蔽層接地時：VN = VS = 0， 具有理想的屏蔽效果具有理想的屏蔽效果C1sC1GCsGC1GCSGC1sVsV1V1VsC2S244部分屏蔽對電容耦合的效果R 很大時：很大時：VN = V1 C12 / ( C12 + C2G + C2S ) C1sC1GCsGCSGC1sVNV1V1VNC2SC12

28、C12C2GR 很小時：很小時：VN = j RC12 245互電感定義與計算定義：定義： 自感自感L 1 / I1 ， 互感互感 M 12 / I1 1 是電流是電流I1在回路在回路1中產(chǎn)生的磁通，中產(chǎn)生的磁通， 12 是電流是電流I1在回路在回路2中產(chǎn)生的磁通中產(chǎn)生的磁通回路回路1回路回路2aba M = （ / 2 ）lnb2/（b2- a2） 減小減小M的方法：回路的方法：回路1用雙絞線或同軸線，減小回路用雙絞線或同軸線，減小回路2的面積，增加兩的面積，增加兩 個回路的距離個回路的距離246電感耦合MR2RR1RR2VN d 12 / dt = d(MI1)/dt = M dI1 /

29、dtR1I1VNI1VNV1V1247電感耦合與電容耦合的判別IN = j C12V1R2R1VVVN = j M12 I1R2R1電容耦合電感耦合248非磁性屏蔽對電感耦合的影響I1M1SM12關(guān)鍵看互感是否由于屏蔽措施而發(fā)生了改變關(guān)鍵看互感是否由于屏蔽措施而發(fā)生了改變249雙端接地屏蔽層的分析M1SM12MS2+ - - +V12VS2導(dǎo)體1導(dǎo)體2屏蔽體V12 = j M12 I1 VS2 = j MS2 IS VN = V12 + VS2 I1IS求解這項求解這項250VS2項求解+ LS = / IS MS2 = / IS 因此：因此：LS = MS2 導(dǎo)體導(dǎo)體2屏蔽層屏蔽層VS2 =

30、 j MS2 I S = j MS2 ( V S / ZS) = j LS V S / ( j LS+RS ) = VS j / ( j +RS/LS)251屏蔽后的耦合電壓VN = V12 + VS2 V12 = j M12I1 VS = j M1SI1因為：因為：M12 = M1S所以：所以：VS = j M12I1所以：所以：VS2 = j M12I1 j / ( j +RS / LS)VN = V12 - V12 j / ( j +RS / LS) = V12 (RS / LS) / ( j +RS / LS) V12 252屏蔽層的磁場耦合屏蔽效果VN M12 I1（Rs / Ls

31、)VN j M12 I1VNRs / Ls 無屏蔽電纜無屏蔽電纜屏蔽效能屏蔽效能屏蔽電纜 lg 253第七章 PCB的電磁兼容設(shè)計 254線路板上的電磁兼容問題線路板的輻射線路板的輻射外界電磁場對線路板的干擾外界電磁場對線路板的干擾地線和電源線噪聲地線和電源線噪聲地線引起的公共阻抗耦合地線引起的公共阻抗耦合走線之間的串擾走線之間的串擾信號的反射（傳輸線效應(yīng)）信號的反射（傳輸線效應(yīng)）255走線是主要輻射源256地線和電源線上的噪聲Q1Q2Q3Q4R4R2R3R1VCC被驅(qū)動電路被驅(qū)動電路ICCI驅(qū)動驅(qū)動I充電充電I放電放電IgVg257電源線、地線噪聲電壓波形輸出ICCVCCIgVg258地線干

32、擾對電路的影響1324寄生電容259線路板走線的電感 L = 0.002S(2.3lg ( 2S / W ) + 0.5 HWSL = ( L1L2 - M2 ) / ( L1 + L2 - 2M ) 若：若：L1 = L2L= ( L1 + M ) / 2MII260地線網(wǎng)格261電源線噪聲的消除電源線電感電源線電感L, V =L(di/dt)儲能電容儲能電容這個環(huán)路盡量小這個環(huán)路盡量小262電源解耦電容的正確布置盡量使電源線與地線靠近盡量使電源線與地線靠近263 解耦電容的選擇C = dI dt dVZf1/2 LC各參數(shù)含義：各參數(shù)含義：在時間在時間dt內(nèi)，電源線上出內(nèi)，電源線上出現(xiàn)了瞬

33、間電流現(xiàn)了瞬間電流dI，dI導(dǎo)致導(dǎo)致了電源線上出現(xiàn)電壓跌落了電源線上出現(xiàn)電壓跌落dV。 264增強解耦效果的方法增強解耦效果的方法電源電源地地鐵氧體鐵氧體注意鐵氧體安裝的位置注意鐵氧體安裝的位置接地線面接地線面細線細線粗線粗線用鐵氧體增加用鐵氧體增加電源端阻抗電源端阻抗用細線增加電用細線增加電源端阻抗源端阻抗265有效濾波的例子普通電容（1）三端電容（0.1）三端電容 + 鐵氧體注意位置！266多個電容改善解耦效果267電源面與地線面之間也有電容268選擇合適的電容種類 插線電容插線電容 表貼電容表貼電容269線路板的兩種輻射機理差模輻射差模輻射共模輻射共模輻射電流環(huán)電流環(huán)桿天線桿天線270實

34、際電路的輻射ZGZLVZC = ZG + ZL近場：近場：ZC 7.9 D f E = 7.96VA / D3 （ V/m） ZC 7.9 D f ， E = 63 I A f / D2 （ V/m） H = 7.96IA / D3 （ A/m）遠場：遠場： E = 1.3 I A f 2 /D （ V/m）環(huán)路面積環(huán)路面積 = AI271常用的差模輻射預(yù)測公式考慮地面反射時：考慮地面反射時： E = 2.6 I A f 2 /D （ V/m）272脈沖信號差模輻射的頻譜頻譜包絡(luò)線頻譜包絡(luò)線差模輻射頻率特性線差模輻射頻率特性線脈沖的差模輻射包絡(luò)線脈沖的差模輻射包絡(luò)線 1/ d 1/ tr40d

35、B/decfff- 20dB/dec- 40dB/dec E = 2.6 I A f 2 /D EdB = 20lg（2.6 I A /D） +40lg f 40dB/dec20dB/dec273不同邏輯電路為了滿足EMI指標要求所允許的環(huán)路面積邏輯 系列 上升時間 電流 不同時鐘頻率允許的面積（cm2 ） 4MHz 10 30 100 4000B 40 6 1000 400 74HC 6 20 50 45 18 6 74LS 6 50 20 18 7.2 2.4 74AC 3.5 80 5.5 2.2 0.75 0.25 74F 3 80 5.5 2.2 0.75 0.25 74AS 1.4 120 2 0.8 3 0.15 僅代表了一個環(huán)路的輻射情況，若有N個環(huán)路輻射，乘以 N 。因此，可能時，分散時鐘頻率。274如何減小差模輻射？E = 2.6 I A f 2 / D低通濾波器低通濾波器布線275控制高頻信號的回路276電路中的強輻射信號 1 10 100 1000 1 10 100 1000dB V/mdB V/m所有電路加電工作所有電路加電工作只有時鐘電路加電工作只有時鐘電路加電工作277控制回路面積是布線的主要目的L=20cm278減小面積降低輻射L=10cmL=5cm279