如何減小共模輻射電磁干擾?
發(fā)布時(shí)間:2020-05-14 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】共模輻射是由于接地電路中存在電壓降(如下圖),某些部位具有高電位的共模電壓,當(dāng)外接電纜與這些部位連接時(shí),就會(huì)在共模電壓激勵(lì)下產(chǎn)生共模電流,成為輻射電場(chǎng)的天線。這多數(shù)是由于接地系統(tǒng)中存在電壓降所造成的。共模輻射通常決定了產(chǎn)品的輻射性能。
共模輻射是由于接地電路中存在電壓降(如下圖),某些部位具有高電位的共模電壓,當(dāng)外接電纜與這些部位連接時(shí),就會(huì)在共模電壓激勵(lì)下產(chǎn)生共模電流,成為輻射電場(chǎng)的天線。這多數(shù)是由于接地系統(tǒng)中存在電壓降所造成的。共模輻射通常決定了產(chǎn)品的輻射性能。
1、共模輻射場(chǎng)
共模輻射主要從電纜上輻射,可用對(duì)地電壓激勵(lì)的、長(zhǎng)度小于1/4波長(zhǎng)的短單極天線來(lái)模擬,理想天線上的電流是均勻的,實(shí)際天線頂端電流趨于0。實(shí)際電纜由于另一端接有一臺(tái)設(shè)備,相當(dāng)于一個(gè)容性負(fù)載的天線,即天線的端點(diǎn)接有一塊金屬板,這時(shí)天線上流過(guò)均勻電流。設(shè)天線指向?yàn)樽畲髨?chǎng)強(qiáng),則得到最大場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算公式為:
式中,f是信號(hào)頻率,ICM是電路中的共模電流,L為輻射電路導(dǎo)線長(zhǎng)度,r為測(cè)試距離。從式中可以看到,共模輻射與電纜的長(zhǎng)度L、共模電流的頻率f和共模電流強(qiáng)度ICM成正比,與測(cè)試距離r成反比。共模輻射模型等效電路如下圖所示, 其中,uCM為共模輻射電壓,ICM為共模輻射電流,ZCM為線路等效阻抗。
2、減小共模輻射的方法
共模輻射與共模電流的頻率f、共模電流ICM及天線(電纜)長(zhǎng)度L成正比。因此,減小共模輻射應(yīng)分別降低頻率f,減小電流ICM,較小長(zhǎng)度L,而限制共模流是減小共模輻射的基本方法。為此,需要做到以下幾點(diǎn)。
(1)盡量減小激勵(lì)此天線的源電壓,即地電位;
如下圖措施中采用接地平面就能有效地減小接地系統(tǒng)中的地電位。
(2)提供與電纜串聯(lián)的髙共模阻抗,即增加共模扼流圈;
將兩根導(dǎo)線同方向繞制在鐵氧體磁環(huán)上就構(gòu)成了共模扼流圈,直流和低頻時(shí)差模電流可以通過(guò),但對(duì)于高頻共模電流則呈現(xiàn)很大阻抗,由共模輻射模型等效電路可知,ZCm增大導(dǎo)致共模輻射電流ICM減小,從而共模輻射場(chǎng)強(qiáng)被抑制。
(3)將共模電流旁路到地;
為了將共模電流旁路到地,可以在靠近連接器處,把印刷電路板的接地平面分割出一塊,作為“無(wú)噪聲”的輸入/輸出地,為了避免輸入/輸出地受到污染,只允許輸入/輸出線的去耦電容和外部電纜的屏蔽層與“無(wú)噪聲”地相連,去耦環(huán)路的電感應(yīng)盡可能小。這樣,輸入/輸出線所攜帶的印刷電路板的共模電流就被去耦電容旁路到地,外部干擾在還未到達(dá)元器件區(qū)域時(shí)也被去耦電容旁路到地,從而保護(hù)了內(nèi)部元器件的正常工作。
(4)減小電纜的長(zhǎng)度;
(5)電纜屏蔽層與屏蔽殼體作360°端接;
本文部分摘自:《電磁兼容機(jī)理分析方法與應(yīng)對(duì)策略》
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