抑制PCB干扰,怎么在源头上把EMI减到最小

李倩 发表于 2018-04-15 10:04:51 收藏 已收藏
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抑制PCB干扰,怎么在源头上把EMI减到最小

李倩 发表于 2018-04-15 10:04:51

抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的du/dt,di/dt。这是抗干扰设计中最优 先考虑和最重要的原则,常常会起到事半功倍的效果。减小干扰源的du/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源对高速电路有着十分重要的作用,下面我们来看下怎么在源头上把EMI减到最小。

一、切断干扰传播

按干扰的传播路径可分为传导干扰和辐射干扰两类。所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰。高频干扰噪声和 有用信号的频带不同,可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰噪声的传播,有时也可加隔离光耦来解决。电源噪声的危害最大,要特别 注意处理。所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干扰。一般的解决方法是增加干扰源与敏感器件的距离,用地线把它们隔离和在敏感器件上加蔽罩。

二、屏蔽干扰

(1)一般来说,在PCB设计中我们通常采用大电流开关线,高频线两侧,要布满地线,用来屏蔽电磁干扰的发射。也用来屏蔽外界杂波对数据线的干扰

(2)利用屏蔽体隔离可以对元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量(涡流损耗)、反射能量(电磁波在屏蔽体上的界面反射)和抵消能量(电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场,可抵消部分干扰电磁波)的作用,所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。 当干扰电磁场的频率较高时,利用低电阻率的金属材料中产生的涡流,形成对外来电磁波的抵消作用,从而达到屏蔽的效果。当干扰电磁波的频率较低时,要采用高导磁率的材料,从而使磁力线限制在屏蔽体内部,防止扩散到屏蔽的空间去。在某些场合下,如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时,往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。

(3)导电漆.EMI导电漆喷涂技术具有高导电性、高电磁屏蔽效率、喷涂操作简单(同表面喷漆操作一样只须要在塑胶外壳内喷上薄薄一层导电漆)等特点,广泛应用于通讯制品(移动电话)、电脑(笔记本)、便携式电子产品、消费电子、网络硬件(服务器等)、医疗仪器、家用电子产品和航天及国防等电子设备的EMI屏蔽。适用于各种塑胶制品的屏蔽(PC、PC+ABS、ABS等)。喷涂导电漆解决了因做金属屏蔽罩受空间限制、操作、成本压力的限制,因其导电漆喷涂操作极其简单,做到了塑胶金属化

三、消除干扰

(1)在电路设计方面进行优化

增加滤波电路、抗干扰电路和电源去耦电路等。这些电路原则上要简单、实用,因为增加复杂的电路,不仅会增加材料成本,而且相应会降低产品的可靠性,同时又可能产生新的干扰。在有些IC对电源噪音很敏感的情况下,还可以采用4个电容器和一个隔离电感来确保滤除所有的噪音。4个电容大小的选择要根据干扰信号的频率范围以及其自身的谐波频率和它的引脚电感来确定。相应的电容值较小

的电容滤除较高频率的干扰,而相应的电容值较大的电容适合于滤除较低频率的噪声信号。电感L则无法使高频噪声从电源耦合到芯片中,通常选择

10μH左右的色环电感,同时这些电容的排列顺序应是:电容越小越尽可能靠近IC引脚。

(2)为了消除PCB内的射频电流,磁通量消除或磁通量最小化是个比较常用的概念。因为磁通线在传输线中,以逆时钟方向运行,如果我们使射频回传路径,平行且邻近于来源端的走线,在回传路径(逆时钟方向的场)上的磁通线,与来源端的路径(顺时钟方向的场)做比较,它们的方向是相反的。当我们将顺时钟方向的场和逆时钟方向的场相互组合时,可以产生消除的效果。如果在来源端和回传路径之间,不需要的磁通线能够被消除或减至最少,则辐射或传导的射频电流就不会存在,除非是在走线的极小边界上。主要的消除磁通量技巧有:

1将组件的塑料封装内部所产生的磁通线,捕捉到0V的参考系统中,以降低组件的辐射量。

2警慎选择逻辑组件,尽量减少组件和走线所辐射的射频频谱分布量。可以使用讯号缘变化率(edge rate)比较慢的装置。

3藉由降低射频驱动电压,来降低走在线的射频电流。

4降低接地噪声电压,此电压存在于供电和接地平面结构中。

5当必须推动最大电容负载,而所有装置的脚位同时切换时,组件的去耦合(decoupling)电路必须充足。

6必须将频率和讯号走线做妥善的终结,以避免发生阻尼振荡(ringing)、电压过高(overshoot)、电压过低(undershoot)。

7将频率走线(clock trace)绕到回传路径接地平面(多层PCB)、接地网格(ground grid)的附近,单侧和双侧板可以使用接地走线,或安全走线(guard trace)。

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