工程師EMC應(yīng)用設(shè)計(jì)秘籍

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(xí)慣認(rèn)識(shí)。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(duì)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(zhuǎn)折點(diǎn)頻率越低。這些問(wèn)題可以通過(guò)選擇特殊結(jié)構(gòu)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(tǒng)電容寄生電感的1/3~1/5，自諧振頻率可達(dá)同樣容量的帶引線電容的2倍(也有資料說(shuō)可達(dá)10倍)，是射頻應(yīng)用的理想選擇。

傳統(tǒng)上，射頻應(yīng)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?yàn)樗鼈兊某叽缗c瓷片電容相當(dāng)。

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(duì)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(hù)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(nèi)部的磁場(chǎng)環(huán)。在開(kāi)環(huán)設(shè)計(jì)中，磁場(chǎng)通過(guò)空氣閉合;而閉環(huán)設(shè)計(jì)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管式更好，因?yàn)檫@樣磁場(chǎng)將被控制在磁芯(即磁體內(nèi)的局部磁場(chǎng))。

開(kāi)環(huán)電感

對(duì)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(shè)計(jì)中這種類(lèi)型的電感更理想，當(dāng)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(yīng)用。

在EMC應(yīng)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(yīng)用于低頻場(chǎng)合(幾十KHz)，而鐵氧體芯電感常應(yīng)用于高頻場(chǎng)合(MHz)。所以鐵氧芯感應(yīng)體更適合于EMC應(yīng)用。

三、濾波器結(jié)構(gòu)的選擇

EMC設(shè)計(jì)中的濾波器通常指由L，C構(gòu)成的低通濾波器。不同結(jié)構(gòu)的濾波器的主要區(qū)別之一，是其中的電容與電感的聯(lián)接方式不同。濾波器的有效性不僅與其結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且還與聯(lián)結(jié)的網(wǎng)絡(luò)的阻抗有關(guān)。如單個(gè)電容的濾波器在高阻抗電路中效果很好，而在低阻抗電路中效果很差。

濾波器分類(lèi)(基于功能)

濾波器分類(lèi)(基于結(jié)構(gòu))

濾波器選型

四、EMC元件之磁珠

磁珠由氧磁體組成，電感由磁心和線圈組成，磁珠把交流信號(hào)轉(zhuǎn)化為熱能，電感把交流存儲(chǔ)起來(lái)，緩慢的釋放出去。

磁珠工作原理

磁珠選型

磁珠的電路符號(hào)就是電感但是型號(hào)上可以看出使用的是磁珠在電路功能上，磁珠和電感是原理相同的，只是頻率特性不同罷了。

電感是儲(chǔ)能元件，而磁珠是能量轉(zhuǎn)換(消耗)器件。電感多用于電源濾波回路，側(cè)重于抑止傳導(dǎo)性干擾;磁珠多用于信號(hào)回路，主要用于EMI方面。磁珠用來(lái)吸收超高頻信號(hào)，象一些RF電路，PLL，振蕩電路，含超高頻存儲(chǔ)器電路(DDR，SDRAM，RAMBUS等)都需要在電源輸入部分加磁珠，而電感是一種儲(chǔ)能元件，用在LC振蕩電路、中低頻的濾波電路等，其應(yīng)用頻率范圍很少超過(guò)50MHz。