對策一：盡量減少每個(gè)回路的有效面積

 

圖1 回路電流產(chǎn)生的傳導干擾

 

傳導干擾分差模干擾DI和共模干擾CI兩種。先來(lái)看看傳導干擾是怎么產(chǎn)生的。如圖1所示，回路電流產(chǎn)生傳導干擾。這里面有好幾個(gè)回路電流，我們可以把 每個(gè)回路都看成是一個(gè)感應線(xiàn)圈，或變壓器線(xiàn)圈的初、次級，當某個(gè)回路中有電流流過(guò)時(shí)，另外一個(gè)回路中就會(huì )產(chǎn)生感應電動(dòng)勢，從而產(chǎn)生干擾。減少干擾的最有效 方法就是盡量減少每個(gè)回路的有效面積。

 

對策二：屏蔽、減小各電流回路面積及帶電導體的面積和長(cháng)度

　

圖2 屏蔽、減小各電流回路面積及帶電導體的面積和長(cháng)度

 

如圖2 所示，e1、e2、e3、e4為磁場(chǎng)對回路感應產(chǎn)生的差模干擾信號；e5、e6、e7、e8為磁場(chǎng)對地回路感應產(chǎn)生的共模干擾信號。共模信號的一端是整個(gè) 線(xiàn)路板，另一端是大地。線(xiàn)路板中的公共端不能算為接地，不要把公共端與外殼相接，除非機殼接大地，否則，公共端與外殼相接，會(huì )增大輻射天線(xiàn)的有效面積，共 模輻射干擾更嚴重。降低輻射干擾的方法，一個(gè)是屏蔽，另一個(gè)是減小各個(gè)電流回路的面積（磁場(chǎng)干擾），和帶電導體的面積及長(cháng)度（電場(chǎng)干擾）。

 

對策三：對變壓器進(jìn)行磁屏蔽、盡量減少每個(gè)電流回路的有效面積

 

圖3 變壓器漏磁對回路產(chǎn)生的電磁感應

 

如圖3所示，在所有電磁感應干擾之中，變壓器漏感產(chǎn)生的干擾是最嚴重的。如果把變壓器的漏感看成是變壓器感應線(xiàn)圈的初級，則其它回路都可以看成是變壓 器的次級，因此，在變壓器周?chē)幕芈分?，都?huì )被感應產(chǎn)生干擾信號。減少干擾的方法，一方面是對變壓器進(jìn)行磁屏蔽，另一方面是盡量減少每個(gè)電流回路的有效面積。

 

對策四：用銅箔對變壓器進(jìn)行屏蔽

 

圖4 減少線(xiàn)路中的EMI

 

如圖4所示，對變壓器屏蔽，主要是減小變壓器漏感磁通對周?chē)娐樊a(chǎn)生電磁感應干擾，以及對外產(chǎn)生電磁輻射干擾。從原理上來(lái)說(shuō)，非導磁材料對漏磁通是起 不到直接屏蔽作用的，但銅箔是良導體，交變漏磁通穿過(guò)銅箔的時(shí)候會(huì )產(chǎn)生渦流，而渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向正好與漏磁通的方向相反，部分漏磁通就可以被抵消，因此，銅箔對磁通也可以起到很好的屏蔽作用。

 

對策五：采用雙線(xiàn)傳輸和阻抗匹配

 

圖5 減少線(xiàn)路中的EMI

 

如圖5所示，兩根相鄰的導線(xiàn)，如果電流大小相等，電流方向相反，則它們產(chǎn)生的磁力線(xiàn)可以互相抵消。對于干擾比較嚴重或比較容易被干擾的電路，盡量采用雙線(xiàn)傳輸信號，不要利用公共地來(lái)傳輸信號，公共地電流越小干擾越小。當導線(xiàn)的長(cháng)度等于或大于四分之一波長(cháng)時(shí)，傳輸信號的線(xiàn)路一定要考慮阻抗匹配，不匹配的 傳輸線(xiàn)會(huì )產(chǎn)生駐波，并對周?chē)娐樊a(chǎn)生很強的輻射干擾。

 

對策六：減小電流回路的面積

 

圖6 減小電流回路的面積

 

如圖6所示，磁場(chǎng)輻射干擾主要是流過(guò)高頻電流回路產(chǎn)生的磁通竄到接收回路中產(chǎn)生的，因此，要盡量減小流過(guò)高頻電流回路的面積和接收回路的面積。式 中：e1、 Φ1、S1、B1分別為輻射電流回路中產(chǎn)生的電動(dòng)勢、磁通、面積、磁通密度； e2、 Φ2、S2、B2分別為輻射電流回路中產(chǎn)生的電動(dòng)勢、磁通、面積、磁通密度。

 

圖7 電流回路輻射的詳解

 

下面以圖7示意，對電流回路輻射進(jìn)行詳解。如圖，S1為整流輸出濾波回路，C1為儲能濾波電容，i1為回路高頻電流，此電流在所有的電流回路中最大，其產(chǎn)生的磁場(chǎng)干擾也最嚴重，應盡量減小S1的面積。

 

在S2回路中，基本上沒(méi)有高頻回路電流，?I2主要是電源紋波電流，高頻成分相對很小，所以S2的面積大小基本上不需要考慮。 C2為儲能濾波電容，專(zhuān)門(mén)為負載R1提供能量，R1、R2不是單純的負載電阻，而是高頻電路負載，高頻電流i3基本上靠C2提供，C2的位置相對來(lái)說(shuō)非常重要，它的連接位置應該考慮使S3的面積最小，S3中還有一個(gè)?I3，它主要是電源紋波電流，也有少量高頻電流成份。 在 S4回路中，基本上也沒(méi)有高頻回路電流，?I4主要為電源紋波電流，高頻成分相對很小，所以S4的面積大小基本上也不需要考慮。 S5回路的情況基本上與S3回路相同，i5的電流回路面積也應要盡量的小。

 

對策七：不要采用多個(gè)回路串聯(lián)供電

 

圖7中的幾個(gè)電流回路，互相串聯(lián)在一起進(jìn)行供電，很容易產(chǎn)生電流共模干擾，特別是在高頻放大電路中，會(huì )產(chǎn)生高頻噪音。電流共模干擾的原因是： ?I2 = ?I3+ ?I4+ ?I5

　　

圖8 不要采用多個(gè)回路串聯(lián)供電

 

而圖8中各個(gè)電流回路，互相分開(kāi)，采用并聯(lián)供電，每個(gè)電流回路都是獨立的，不會(huì )產(chǎn)生電流共模干擾。

 

對策八：避免干擾信號在電路中產(chǎn)生諧振

 

圖9 共模天線(xiàn)的一極是整個(gè)線(xiàn)路板，另一極是連接電纜中的地線(xiàn)

 

如圖9所示，共模天線(xiàn)的一極是整個(gè)線(xiàn)路板，另一極是連接電纜中的地線(xiàn)。要減小輻射干擾最有效的方法是對整個(gè)線(xiàn)路板進(jìn)行屏蔽，并且外殼接地。電場(chǎng)輻射干擾的 原因是高頻信號對導體或引線(xiàn)進(jìn)行充電，應該盡量減小導體的長(cháng)度和表面積。磁場(chǎng)干擾的原因是在導體或回路中有高頻電流流過(guò)，應該盡量減小線(xiàn)路板中電流回路的 長(cháng)度和面積。頻率越高，電磁輻射干擾就越嚴重；當載流體的長(cháng)度可以與信號的波長(cháng)比擬時(shí)，干擾信號輻射將增強。

 

當載流體的長(cháng)度正好等于干擾信號四分之一波長(cháng)的整數倍的時(shí)候，干擾信號會(huì )在電路中產(chǎn)生諧振，這時(shí)輻射干擾最強，這種情況應盡量避免。

 

看到這里，是否覺(jué)得按此八步走，傳導干擾盡在掌握之中？最后附上各種干擾脈沖波形的頻譜供大家參考（如圖10）。任何一個(gè)非正弦波都可以看成是非常多個(gè)上升和下降速率不同的信號（或不同頻率的正弦波）相互迭加而成，電磁輻射強度與電壓或電流的變化速率成正比。

 

各種干擾脈沖波形的頻譜：

 

圖10 各種干擾脈沖波形的頻譜

 

 

推薦閱讀：