EMC 常用元件

emc 常用元件介紹
1，共模電感
      由于 EMC 所面臨解決問(wèn)題大多是共模干擾，因此共模電感也是我們常用的有力元件之一！這里就給大家簡(jiǎn)單介紹一下共模電感的原理以及使用情況。

      共模電感是一個(gè)以鐵氧體為磁芯的共模干擾抑制器件，它由兩個(gè)尺寸相同，匝數(shù)相同的線圈對(duì)稱(chēng)地繞制在同一個(gè)鐵氧體環(huán)形磁芯上，形成一個(gè)四端器件，要對(duì)于共模信號(hào)呈現(xiàn)出大電感具有抑制作用，而對(duì)于差模信號(hào)呈現(xiàn)出很小的漏電感幾乎不起作用。
      原理是流過(guò)共模電流時(shí)磁環(huán)中的磁通相互疊加，從而具有相當(dāng)大的電感量，對(duì)共模電流起到抑制作用，而當(dāng)兩線圈流過(guò)差模電流時(shí)，磁環(huán)中的磁通相互抵消，幾乎沒(méi)有電感量，所以差模電流可以無(wú)衰減地通過(guò)。因此共模電感在平衡線路中能有效地抑制共模干擾信號(hào)，而對(duì)線路正常傳輸?shù)牟钅Ｐ盘?hào)無(wú)影響。
共模電感在制作時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：
（1）繞制在線圈磁芯上的導(dǎo)線要相互絕緣，以保證在瞬時(shí)過(guò)電壓作用下線圈的匝間不發(fā)生擊穿短路；
（2）當(dāng)線圈流過(guò)瞬時(shí)大電流時(shí)，磁芯不要出現(xiàn)飽和；
（3）線圈中的磁芯應(yīng)與線圈絕緣，以防止在瞬時(shí)過(guò)電壓作用下兩者之間發(fā)生擊穿；
（4）線圈應(yīng)盡可能繞制單層，這樣做可減小線圈的寄生電容，增強(qiáng)線圈對(duì)瞬時(shí)過(guò)電壓的而授能力。
      通常情況下，同時(shí)注意選擇所需濾波的頻段，共模阻抗越大越好，因此我們?cè)谶x擇共模電感時(shí)需要看器件資料，主要根據(jù)阻抗頻率曲線選擇。另外選擇時(shí)注意考慮差模阻抗對(duì)信號(hào)的影響，主要關(guān)注差模阻抗，特別注意高速端口。
2， 磁珠：
      在產(chǎn)品數(shù)字電路 EMC 設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們常常會(huì)使用到磁珠，那么磁珠濾波的原理以及如何使用呢？

      鐵氧體材料是鐵鎂合金或鐵鎳合金，這種材料具有很高的導(dǎo)磁率，他可以是電感的線圈繞組之間在高頻高阻的情況下產(chǎn)生的電容最小。鐵氧體材料通常在高頻情況下應(yīng)用，因?yàn)樵诘皖l時(shí)他們主要程電感特性，使得線上的損耗很小。在高頻情況下，他們主要呈電抗特性比并且隨頻率改變。
      實(shí)際應(yīng)用中，鐵氧體材料是作為射頻電路的高頻衰減器使用的。實(shí)際上，鐵氧體較好的等效于電阻以及電感的并聯(lián)，低頻下電阻被電感短路，高頻下電感阻抗變得相當(dāng)高，以至于電流全部通過(guò)電阻。鐵氧體是一個(gè)消耗裝置，高頻能量在上面轉(zhuǎn)化為熱能，這是由他的電阻特性決定的。
      鐵氧體磁珠與普通的電感相比具有更好的高頻濾波特性。鐵氧體在高頻時(shí)呈現(xiàn)電阻性，相當(dāng)于品質(zhì)因數(shù)很低的電感器，所以能在相當(dāng)寬的頻率范圍內(nèi)保持較高的阻抗，從而提高高頻濾波效能。在低頻段，阻抗由電感的感抗構(gòu)成，低頻時(shí) R 很小，磁芯的磁導(dǎo)率較高，因此電感量較大， L 起主要作用，電磁干擾被反射而受到抑制；并且這時(shí)磁芯的損耗較小，整個(gè)器件是一個(gè)低損耗、高 Q 特性的電感，這種電感容易造成諧振因此在低頻段，有時(shí)可能出現(xiàn)使用鐵氧體磁珠后干擾增強(qiáng)的現(xiàn)象。在高頻段，阻抗由電阻成分構(gòu)成，隨著頻率升高，磁芯的磁導(dǎo)率降低，導(dǎo)致電感的電感量減小，感抗成分減小 但是，這時(shí)磁芯的損耗增加，電阻成分增加，導(dǎo)致總的阻抗增加，當(dāng)高頻信號(hào)通過(guò)鐵氧體時(shí)，電磁干擾被吸收并轉(zhuǎn)換成熱能的形式耗散掉。
      鐵氧體抑制元件廣泛應(yīng)用于印制電路板、電源線和數(shù)據(jù)線上。如在印制板的電源線入口端加上鐵氧體抑制元件，就可以濾除高頻干擾。鐵氧體磁環(huán)或磁珠專(zhuān)用于抑制信號(hào)線、電源線上的高頻干擾和尖峰干擾，它也具有吸收靜電放電脈沖干擾的能力。
      使用片式磁珠還是片式電感主要還在于實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合。在諧振電路中需要使用片式電感。而需要消除不需要的 EMI 噪聲時(shí)，使用片式磁珠是最佳的選擇。片式磁珠和片式電感的應(yīng)用場(chǎng)合：片式電感：射頻（RF）和無(wú)線通訊，信息技術(shù)設(shè)備，雷達(dá)檢波器，汽車(chē)電子，蜂窩電話(huà)，尋呼機(jī)，音頻設(shè)備， PDAs（個(gè)人數(shù)字助理），無(wú)線遙控系統(tǒng)以及低壓供電模塊等。片式磁珠：時(shí)鐘發(fā)生電路，模擬電路和數(shù)字電路之間的濾波， I/O 輸入/輸出內(nèi)部連接器（比如串口，并口，鍵盤(pán)，鼠標(biāo)，長(zhǎng)途電信，本地局域網(wǎng)），射頻（RF）電路和易受干擾的邏輯設(shè)備之間，供電電路中濾除高頻傳導(dǎo)干擾，計(jì)算機(jī)，打印機(jī)，錄像機(jī)（VCRS），電視系統(tǒng)和手提電話(huà)中的 EMI 噪聲抑止。

      磁珠的單位是歐姆，因?yàn)榇胖榈膯挝皇前凑账�在某一頻率產(chǎn)生的阻抗來(lái)標(biāo)稱(chēng)的，阻抗的單位也是歐姆。磁珠的 DATASHEET 上一般會(huì)提供頻率和阻抗的特性曲線圖，一般以100MHz 為標(biāo)準(zhǔn)，比如是在 100MHz 頻率的時(shí)候磁珠的阻抗相當(dāng)于 1000 歐姆。針對(duì)我們所要濾波的頻段需要選取磁珠阻抗越大越好，通常情況下選取 600 歐姆阻抗以上的。
      另外選擇磁珠時(shí)需要注意磁珠的通流量，一般需要降額 80％處理，用在電源電路時(shí)要考慮直流阻抗對(duì)壓降影響。
3，濾波電容器
      盡管從濾除高頻噪聲的角度看，電容的諧振是不希望的，但是電容的諧振并不是總是有害的。當(dāng)要濾除的噪聲頻率確定時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整電容的容量，使諧振點(diǎn)剛好落在騷擾頻率上。
      在實(shí)際工程中，要濾除的電磁噪聲頻率往往高達(dá)數(shù)百 MHz，甚至超過(guò) 1GHz。對(duì)這樣高頻的電磁噪聲必須使用穿心電容才能有效地濾除。普通電容之所以不能有效地濾除高頻噪聲，是因?yàn)閮蓚�(gè)原因，一個(gè)原因是電容引線電感造成電容諧振，對(duì)高頻信號(hào)呈現(xiàn)較大的阻抗，削弱了對(duì)高頻信號(hào)的旁路作用；另一個(gè)原因是導(dǎo)線之間的寄生電容使高頻信號(hào)發(fā)生耦合，降低了濾波效果。

      穿心電容之所以能有效地濾除高頻噪聲，是因?yàn)榇┬碾娙莶粌H沒(méi)有引線電感造成電容諧振頻率過(guò)低的問(wèn)題，而且穿心電容可以直接安裝在金屬面板上，利用金屬面板起到高頻隔離的作用。但是在使用穿心電容時(shí)，要注意的問(wèn)題是安裝問(wèn)題。穿心電容最大的弱點(diǎn)是怕高溫和溫度沖擊，這在將穿心電容往金屬面板上焊接時(shí)造成很大困難。許多電容在焊接過(guò)程中
發(fā)生損壞。特別是當(dāng)需要將大量的穿心電容安裝在面板上時(shí)，只要有一個(gè)損壞，就很難修復(fù)，因?yàn)樵趯�損壞的電容拆下時(shí)，會(huì)造成鄰近其它電容的損壞。
      隨著電子設(shè)備復(fù)雜程度的提高，設(shè)備內(nèi)部強(qiáng)弱電混合安裝、數(shù)字邏輯電路混合安裝的情況越來(lái)越多，電路模塊之間的相互騷擾成為嚴(yán)重的問(wèn)題。解決這種電路模塊相互騷擾的方法之一是用金屬隔離艙將不同性質(zhì)的電路隔離開(kāi)。但是所有穿過(guò)隔離艙的導(dǎo)線要通過(guò)穿心電容，否則會(huì)造成隔離失效。當(dāng)不同電路模塊之間有大量的聯(lián)線時(shí)，在隔離艙上安裝大量的穿
心電容是十分困難的事情。為了解決這個(gè)問(wèn)題，國(guó)外許多廠商開(kāi)發(fā)了“濾波陣列板”，這是用特殊工藝事先將穿心電容焊接在一塊金屬板構(gòu)成的器件，使用濾波陣列板能夠輕而易舉地解決大量導(dǎo)線穿過(guò)金屬面板的問(wèn)題。但是這種濾波陣列板的價(jià)格往往較高。
4，TVSTVS，一般指大功率瞬態(tài)電壓抑制器，用于電子產(chǎn)品的過(guò)壓防護(hù)器件，常見(jiàn)于車(chē)載產(chǎn)品的ISO 7637-2：5A/5B波形抗擾度測(cè)試中作為防護(hù)器件；或者是在雷擊浪涌測(cè)試中作為防護(hù)器件。
【工作原理】：當(dāng)受到瞬態(tài)高電壓沖擊時(shí)，器件快速由高阻抗轉(zhuǎn)換為低阻抗，實(shí)現(xiàn)電壓鉗位，使后端電路免受過(guò)壓沖擊�！局饕獏�數(shù)】：最大反向工作電壓，鉗位電壓，功率。

ESD，即electrostatic discharge靜電放電測(cè)試，ESD抑制器即靜電抑制器，一般用于信號(hào)端口靜電防護(hù)，工作原理與TVS相似。
【主要參數(shù)】：最大反向工作電壓，鉗位電壓，結(jié)電容。
5，BDL平衡濾波器
      雖然BDL的電原理圖和一般的EMI濾波器區(qū)別不大，它不過(guò)是由兩個(gè)Y電容和一個(gè)X電容構(gòu)成的一般EMI濾波器而已，見(jiàn)圖1a)所示。如果進(jìn)一步觀察它具有結(jié)構(gòu)特征的電理圖，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它的與眾不同之處，見(jiàn)圖1b)。

它具有如下特征：

具備標(biāo)準(zhǔn)旁路電容的一切功能。

增設(shè)兩個(gè)并聯(lián)的參考電極G1、G2，他們包圍和分離電容的兩個(gè)電極后構(gòu)成法拉第屏蔽籠，或構(gòu)成同軸線結(jié)構(gòu)方式，這種電極配置方式是任何BDL組件所必需的。

以上結(jié)構(gòu)特征把原本不平衡的一個(gè)單端組件創(chuàng)造性地改造成為一個(gè)雙端平衡組件，即改造成為由兩個(gè)標(biāo)稱(chēng)值完全相等的電容組成。

電容的兩個(gè)電極和參考電極G1、G2的結(jié)構(gòu)尺寸遵循20H設(shè)計(jì)原則，使向外的電磁輻射減小70%。

以上結(jié)構(gòu)特征使BDL的ESR、ESL降到最低。

BDL平衡組件還具有以下特點(diǎn)：
[/ol]      線—地電容匹配（不平衡度在1～2.5以?xún)?nèi)）。
      對(duì)溫度變化具有對(duì)消作用。
     對(duì)電壓變化具有對(duì)消作用。
     對(duì)兩個(gè)電極具有同等老化的作用。
6，展頻技術(shù)      主要用于對(duì)固定時(shí)鐘頻率進(jìn)行頻率抖動(dòng)，使頻譜上的窄帶時(shí)鐘能量分散到具有一定帶寬的頻譜范圍，從而降低時(shí)鐘單支輻射強(qiáng)度，能極大提高EMI輻射測(cè)試通過(guò)率。一般可以通過(guò)軟件展頻（若芯片內(nèi)部集成了展頻模塊），或者通過(guò)借助展頻IC，對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行展頻。

7，PPTC正溫度系數(shù)熱敏電阻，作為電路的過(guò)載防護(hù)器件，當(dāng)電路出現(xiàn)異常電流時(shí)，器件發(fā)熱，并由低阻態(tài)轉(zhuǎn)換為高阻態(tài)，抑制異常電流流過(guò)，起到電路過(guò)流防護(hù)的作用�！局饕獏�數(shù)】：維持電流Ihold（對(duì)應(yīng)溫度下）：大于電路實(shí)際工作電流；動(dòng)作電流Itrip：要小于電路實(shí)際能承受異常電流值。8，磁環(huán)【作用】：一般通過(guò)將線束穿過(guò)磁環(huán)，起到跟電感相似的濾波效果。【選型】：已知電感量L∝uN2 ，u指磁導(dǎo)率，N為線圈匝數(shù)，不同材質(zhì)的磁環(huán)磁導(dǎo)率不同，當(dāng)要抑制頻段為低頻時(shí)，選擇磁導(dǎo)率大的磁環(huán)，且進(jìn)行多圈繞制，提高電感量以達(dá)到濾波效果。

9，吸波材料【作用】：當(dāng)電磁波入射到吸波涂層上時(shí)，一部分會(huì)在材料表面發(fā)生反射，另一部分會(huì)進(jìn)入涂層內(nèi)部，被涂層材料吸收或衰減，通過(guò)磁滯損耗、鐵磁共振和渦流損耗等作用大量吸收電磁波的能量，并將其轉(zhuǎn)化為熱能來(lái)達(dá)到吸波的。