限制滤波器幅频特性曲线的特性的原因

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实践电磁兼容技术 - 第四章 干扰滤波 杨继深
2000 * 要注意的是,实际电路的阻抗很难估算,特别是在高频时(电磁干扰问题往往发生在高频),由于电路寄生参数的影响,电路的阻抗变化很大,而且电路的阻抗往往还与电路的工作状态有关,再加上电路阻抗不同的频率上也不一样。因此,在实际中,哪一种滤波器有效主要靠试验的结果确定。
实践电磁兼容技术 - 第四章 干扰滤波 杨继深
2000 * 电容器是基本的滤波器件,在低通滤波器中作为旁路器件使用。利用它的阻抗随频率升高而降低的特性,起到对高频干扰旁路的作用。但是,在实际使用中一定要注意电容器的非理想性。 实际电容器的等效电路:实际的电容器除了电容量以外,还有电感和电阻分量。电感分量是由引线和电容结构所决定的,电阻是介质材料所固有的。电感分量是影响电容频率特性的主要指标,因此,在分析实际电容器的旁路作用时,用LC串联网络来等效。 对滤波特性的影响:实际电容器当角频率为1/√LC时,会发生串联谐振,这时电容的阻抗最小,旁路效果最好。超过谐振点后,电容器的阻抗特性呈现电感阻抗的特性 ― 随频率的升高而增加,旁路效果开始变差。这时,作为旁路器件使用的电容器就开始失去旁路作用。电磁兼容设计中使用的电容要求谐振频率尽量高,这样才能够在较宽的频率范围(10kHz ~ 1GHz)内起到有效的滤波的作用。提高谐振频率的方法有两个,一个是尽量缩短引线的长度,另一个是选用电感较小的种类。从这个角度考虑,陶瓷电容是最理想的一种电容。 一个常见的错误:当电容滤波网络不能有效地抑制干扰时,设计人员就会用更大的电容来试,同时,为了方便,电容的引线保留得很长。结果导致电
正在加载中,请稍后...选择RF和微波滤波器的八大窍门-射频/微波-与非网
 在不了解会受到何种损害的情况下,具备高深的数字电子知识的设计师发现,当需要给无线器件确定参数时,急需复习射频基础知识。如果没有考虑滤波器类型和最低技术规格要求方面的基本要素,可能导致产品不能通过&测试&,结果产品又得重新开始设计,导致代价昂贵的生产推迟。另一方面,懂得如何准确确定滤波器参数,将有助于使生产出的产品满足客户的生产标准和功能。事实上,这种知识有助于在提高产品在市场上的成功机会的同时,控制生产费用。
  从基础开始
  在当今无线领域,激烈的扩展带宽的竞争迫使人们要更加关注滤波器的性能。如果对滤波器参数确定不准确,最终会导致频率冲突,反过来使设计组又得处理串扰、掉线、数据丢失以及网络连接中断的问题。
  滤波器定义不完整或不准确这一问题产生的部分原因是目前电子市场对数字电子很热衷。根据某些统计,80%~90%的新电子设计工程师都是软件和数字方面的。知识缺口就在于此,因为不管传输的信息是否是数字形式,当信息通过无线电或传输时,载波信号总是遵守电磁学物理定律。
  所幸的是,对滤波器性能参数的某些重要基础进行快速重温,可帮助工程师正确找出满足特定应用的滤波器。开始时如果选择正确,则能节省时间和金钱,在订购这些必不可少的元件时就能确保价廉物美。
  1.了解基本响应曲线
  滤波器的基本响应曲线包括:带通、低通、高通、带阻、双工器,如图1A-1F所示。每一个特定形状都决定了哪些频率可以通过,哪些不能通过。
  无疑,这一组中最常见的是带通滤波器。所有工程师都知道,带通滤波器允许两个特定频率之间的信号通过,对其它频率的信号进行抑制。例如声表面波滤波器(SAW)、晶体滤波器、陶瓷和腔体滤波器。作为参考,Anatech Electronics 公司制造的腔体带通滤波器的频率覆盖范围为15 MHz~20 GHz,带宽在1%~100%范围。下表给出了Anatech Electronics公司的集总元件带通滤波器的全部技术参数。所有制造商都采用了用滤波器中心频率两边0.5 dB、1 dB或3 dB衰减点定义通频带的方法。
  2.包括所有必要的技术参数
  经常出现这一情况,工程师给出一个需要&一个100 MHz带通滤波器&的简短要求,这一要求显然信息量太少了。滤波器供应商实在难以根据这么点信息就签单。
  给出所有必要的信息从详细给出所有频率参数开始,如:
  中心频率(Fo): 通常定义为带通滤波器(或带阻滤波器)的两个3 dB点之间的中点,一般用两个3 dB点的算术平均来表示。
  截止频率(Fc):为低通滤波器或高通滤波器的通带到阻带开始的转换点,该转换点一般为3 dB点。
  抑制频率:信号衰减某些特定值或值的集合的特定频率或频率组。有时定义理想通带之外的频率区为抑制频率或频率组,所经过的衰减称为抑制。
  滤波器类型决定了特定频率。对带通和带阻滤波器,特定频率为中心频率。对低通和高通滤波器,特定频率为截止频率。
  为了完整起见,工程师还应定义下列特性,如:
  阻带:滤波器不传输的特定频率值之间的频率带。
  隔离:双工器中,考虑接收(Rx)通道时为抑制传输(Tx)频率的能力,考虑传输(Tx)频率时为抑制接收(Rx)频率的能力,称为Rx/Tx隔离。隔离度越高,滤波器能够将Rx信号与Tx信号隔离开的能力就越强,反之亦然。其结果是传输和接收信号都更加干净。
  插入损耗(IL):表示器件中功率损耗的一个值,IL =10Log(Pl/Pin), 与频率无关,其中Pl为负载功率,Pin为从发生器输入的功率。
  回波损耗(RL):为滤波器性能的一种度量,表示滤波器输入和输出阻抗接近理想阻抗值的程度。回波损耗定义为:RL = 10Log(Pr/Pin),与频率无关,其中Pr为反射回发生器的功率。
  群延迟(GD): 群延迟表示器件相位线性的大小。由于相位延迟出现于滤波器的输出端,了解这种相移随频率的变化是否为线性很重要。如果相移随频率非线性变化,输出波形将发生畸变。群延迟定义为相移随频率变化的导数。因为线性函数的导数为常数,所以线性相移引起的群延迟为常数。
  形状因子(SF): 滤波器的形状因子通常为阻带带宽(BW)与3 dB带宽的比值。它是滤波器边缘的陡峭程度的一种量度。例如,如果40 dB带宽为40 MHz,3 dB带宽10 MHz,则形状因子为40/10=4。
  阻抗:以欧姆为单位的滤波器源阻抗(输入)和端接阻抗(输出)。一般情况下,输入阻抗和输出阻抗相同。
  相对衰减:测到的最小衰减点处衰减与理想抑制点的衰减的差异。通常,相对衰减以dBc为单位表示。
  纹波(Ar):表示滤波器通频带平坦度的大小,一般以分贝表示。滤波器纹波的大小影响回波损耗。纹波越大,则回波损耗越严重,反之亦然。
  抑制:同上。
  工作温度:滤波器设计的工作温度范围。
3.不要追求不切实际的滤波器特性
  工程师有时会提出如下的要求:&我需要通频带为1,490~1,510 MHz,1,511 MHz处的抑制大小为70 dB。&这一要求无法实现。实际上,抑制是逐渐变化的,不是90&急剧下降,更实际的参数为偏离中心频率约10%。
  另一个情况是要求滤波器例如&抑制1,960 MHz频率以上的所有成分。&这时,工程师必须意识到不可能衰减该抑制频率直到无限高频率之间的所有频率。必须设置某些边界。更现实的方法或许是,将通频带附近的特定抑制频率衰减两到三倍。
  4.争取实现合理的VSWR
  常使用电压驻波比(VSWR)表示滤波器的效率,为一比值,大小在1到无穷大之间,用来表示反射能量的大小。1表示所有能量都无损耗通过。大于1 的所有值都表示有部分能量被反射,即浪费了。
  但是,在实际的电子电路中,1:1 的VSWR几乎不可能达到。通常,比值1:5更实际一些。如果要求达到的值小于该值,则会降低效益成本比。
  5.考虑功率处理能力
  功率处理能力为以瓦为单位的额定平均功率,超过该值则滤波器性能会降低或者失效。此外还需要注意,滤波器的尺寸在某种程度上决定于其功率处理能力的要求。一般地,功率越大,则滤波器所占电路板面积越大。制造商,如Anatech,一直致力于使用新型算法来满足这些挑战性的利益需求,预先在算法上作规划能节省成本。
  6.同时、双向通讯中的隔离因素
  隔离是双工器的一个特别重要的方面,从接收通道看时,隔离表示滤波器抑制传输频率的能力,反之亦然。隔离越大,则两者分得越开,传输信号和接收信号就越干净。
  7.注意作出取舍
  性能越高则成本越高。这正是为什么需要准确定义的原因,因为准确定义可以减少不需要的极端情况,因而能够避免不必要的费用开支。
  除此之外,对其他因素也需要互相权衡。例如,抑制频率与中心频率越接近,则滤波器越复杂,这有时会造成插入损耗更大。
  另外,滤波器性能越高通常使其占板面积越大。例如,从通频带到抑制的非常陡峭的转变需要具备更多腔体和段数,使滤波器更复杂。但是如果电路板费用很重要,则性能有时必须有所削减。
  8.寻找可以在各种要求之间作出平衡的制造商
  虽然滤波器销售商与滤波器性能的固有特性无关,但选择滤波器销售商时,还是需要像关注元件本身要求一样对此予以关注。一个优秀而稳定的专门生产滤波器的制造商,能时常生产出特定部件来弥补产品设计缺陷。
  例如,Anatech公司,通过使用特殊的设计技术进行增强插入损耗、选择性以及功率处理容量等参数。如果具备自身设计和制造能力,则可以在不用丢弃产品原始电路设计的情况下,实现例如中心频率的移动。同样,最后封装的改变可以通过将某一输入/输出连接器从一种型号换为另一种而实现。这种灵活性可以避免产品成本超出计划的情况发生。
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滤波器的体积:电子产品小型化的要求器件小型化.因此设计人员无一例外地希望滤波器
的体积越小越好.滤波器的体积主要由滤波器中的电感决定,而电感的体积取决于额定电流、
滤波器的低频滤波特性.体积小的滤波器一定牺牲了电流容量或低频特性.
3. 改善滤波器高频特性的方法
为什么要改善电源线滤波器的高频特性:尽管各种电磁兼容标准中关于传导发射的
限制仅到30MHz(旧军标到50MHz,新军标到10MHz),但是对传导发射的抑制决不能不管
高频.因为,电源线上高频传导电流会导致辐射,使设备的辐射发射超标.另外,瞬态脉冲
敏感度试验中的试验波形往往包含了很高的频率成分,如果不滤除这些高频干扰,也会
导致设备的敏感度试验失败.
电源线滤波器的高频特性差的主要原因有两个,一个是内部寄生参数造成的空间耦合,
另一个是滤波器件的不理想性.因此,改善高频特性的方法也是从这两个方面着手. 内部
结构:滤波器的联线要按照电路结构向一个方向布置,在空间允许的条件下,电感与电容之
间保持一定的距离,必要时,可设置一些隔离板,减小空间耦合.
电感:按照前面所介绍的方法控制电感的寄生电容.必要时,使用多个电感串联的方式.
差模滤波电容:电容的引线要尽量短.要理解这个要求的含义:电容与需要滤波的导线
(火线和零线)之间的联线尽量短.如果滤波器安装在线路板上,线路板上的走线也会等效成
电容的引线.这时,要注意保证实际的电容引线最短.
共模电容:电容的引线要尽量短.对这个要求的理解和注意事项同差模电容相同.但是,
滤波器的共模高频滤波特性主要靠共模电容保证,并且共模干扰的频率一般较高,因此共模
滤波电容的高频特性更加重要.使用三端电容可以明显改善高频滤波效果.但是要注意三端
电容的正确使用方法.即,要使接地线尽量短,而其它两根线的长短对效果几乎没有影响.必
要时可以使用穿心电容,这时,滤波器本身的性能可以维持到1GHz以上.
4. 选择滤波器的方法
由于滤波器会发生插入增益,因此根据厂家提供的数据选择滤波器就有一定的风险.可
能从厂家提供的插入损耗数据看滤波器完全符合要求,但是实际效果并不理想.为了避免这
种情况的发生.越来越多的人喜欢使用最坏测试条件. 许多厂家也给出这种“最坏条件”下
测量的数据共用户参考.
5. 电源线滤波器的错误安装1
电源线滤波器虽然从电路结构上看是一个简单的两端口网络,在电路图表示上就是将滤
波器串联进需要滤波的电路.但是在实际应用中,滤波器的性能与其安装方式有很大的关系.
这是滤波器不同于其它电子器件的一个重点所在.也正是由于许多人没有认识到这一点,才
会发生许多本来很简单的电磁兼容问题.这里列举的两个错误是实际工程中经常遇到的.
错误一:滤波器与电源端口之间的联线过长.这是一个常见的错误,之所以说这是个错误,
有以下两个原因:
对于抗外界干扰的场合:外面沿电源线传进设备的干扰还没有经过滤波,就已经通过空
间耦合的方式干扰到线路板了,造成敏感度的问题.
对于抗防止干扰发射(包括传导发射和辐射发射)的场合:线路板上产生的干扰可以直接
耦合到滤波器的外侧,传导到机箱外面,造成超标的电磁发射(包括传导和辐射).
为什么容易发生这个错误:发生这个错误的原因,除了设计人员将滤波器当作一个普通
的电路网络来处理以外,一个容易产生误导的客观原因是:设备的电源线输入端一般在设备
后面板,而显示灯、开关等在设备的前面板,这样电源线从后面板进入设备后,往往首先连接
到前面板的显示灯、开关上,然后再联到滤波器上.
错误二:滤波器的输入/输出线靠得过近.发生这个错误的原因也是忽视了高频电磁干扰
的空间耦合.在布置设备内部联线时,为了美观,将滤波器的输入、输出端扎在一起,结果输入
线和输出线之间有较大的分布电容,形成耦合通路,使电磁干扰能量实际将滤波器旁路掉,特
别是在高频段,滤波效果变差.
特别提示:处理电磁兼容问题时,要时刻不忘高频电磁干扰是会通过空间传播和耦合的,
而且并不一定按照你设计好的电路传播.在设计机箱结构时,有一个注意事项就是:尽量使电
源端口远离信号端口.
6. 电源线滤波器的错误安装2
滤波器的外壳上都有一个接地端子,这无形中在提醒使用者:滤波器需要接地.因此,在
实际工程中,毫无例外地看到滤波器的接地端子上都连着一根接地线.但是,为什么要联这根
线,却很少有人知道.
滤波器的接地端子是起什么作用的?:在电源线滤波器的基本电路中,共模滤波电容一端
接在被滤波导线上(火线和零线),另一端接到地上.对于滤波器而言,这个地就是滤波器的外
壳,而滤波器上的接地端子也就是滤波器的外壳.从滤波器的原理上,我们知道,共模滤波电
容的接地端要接到屏蔽机箱或一块大金属板上.所以,这个接地端子就是让你将滤波器连接
到机箱或大金属板上的.
接地端子在实际中有用吗?:在关于电容器的讨论中,我们已经看到,即使很短的引线也
会对电容的旁路作用产生极大的影响,因此在制作电磁干扰滤波器时,要想尽一切办法缩短
电容引线(甚至使用三端电容或穿心电容).滤波器通过这个接地端子接地,相当于延长了共
模滤波电容的引线长度.实际情况表明,这些接地线的长度早已大大超过了可以容忍的程度.
因此,这些接地端子通常是没有用的(除非用很短、很粗的接地线).相反,还有不好的作用,
这就是误导你通过它用一根长导线接地.
正确的接地方式:滤波器的金属外壳一定要大面积地贴在金属机箱的导电表面上.
7. 滤波器的正确安装
滤波器的输入和输出分别在机箱金属面板的两侧,直接安装在金属面板上,使接触阻抗最
小,并且利用机箱的金属面板将滤波器的输入端和输出端隔离开,防止高频时的耦合.滤波器
与机箱面板之间最好安装电磁密封衬垫(在有些应用中,电磁密封衬垫是必须的,否则接触缝
隙会产生泄漏).
使用这种安装方式时,滤波器的滤波效果主要取决于滤波器本身的性能,当滤波器本身的
性能较差(主要指高频性能),不值得用这种安装方式(因为并不能提高滤波器的滤波效果).
军用设备中经常使用这种安装方式,否则可能不能满足辐射发射的限制.
民用设备,虽然电磁兼容标准的要求较松,但是,有些场合对射频泄漏的限制很严格(例如
与高灵敏度接收机一起工作的设备),也要采用这种安装方式.
TEMPEST设备毫无例外地采用这种滤波方式,因为在这个应用场合,需要滤波的有效频
率达到1GHz.这里使用的滤波器内用穿心电容做共模滤波电容,并有良好的内部隔离措施.
许多产品为了降低成本,将滤波器直接安装在线路板上.这种方法从直接成本上看有些好
处,但是,实际的费效比并不高.因为高频干扰会直接感应到滤波电路上的任何一个部位,使滤
波器失效.因此,这种方式往往仅适合于干扰频率很低的场合.
如果设备使用了这种滤波方式(有些电源上就安装了滤波电路),一种补救措施是:在电源
线入口处安装一只共模滤波器,这个滤波器可以仅对共模干扰有抑制作用.因为,空间感应到
导线的上的干扰电压都是共模形式.电路可以有一个共模扼流圈、两只共模滤波电容构成.如
果用穿心电容,可以获得非常理想的滤波效果.但要注意,这里的共模电容容量与原来的相加,
可能导致漏电流超标.
说明:这种将滤波器分成线路板上和端口处两部分的方法具有很高的费效比,在对成本控
制很严,而对干扰抑制要求较高的场合,可以考虑这个方法.
8. 地线引发干扰问题的原因
地线干扰的问题是许多人感到困惑的问题.有经验的电路工程师在分析干扰故障时,知道
要用示波器检查地线上的噪声电压,但是对这种噪声产生的原因并不是很清楚.结果是,面对
噪声电压束手无策.
应用上面给出的信号地的定义,结合我们具备的电路常识,很容易发现地线噪声的秘密:
地线不是等电位体:欧姆定律指出,电流流过一个电阻时,就要在电阻上产生电压.我们用
作地线的导体都是有一定阻抗的,实际上,设计不当的地线的阻抗相当大,这在后面讨论.因此
地线电流流过地线时,就会在地线上产生电压.我们在设计电路时,往往将地线作为所有电路
的公共地线,因此地线上的电流成份很多,电压也很杂乱,这就是地线噪声电压.
地线噪声电压的严重性:地线噪声意味着地线并不是我们做设计时假设的:可以作为电
位参考点的等电位体,实际的地线上各点的电位是不相同的.这样,我们设计电路的假设(前提)
就被破坏了,电路也就不能正常工作了.这就是地线造成电磁干扰现象的实质.
地线电流路径不确定:地线电流遵守电流的一般规律,走阻抗最小的路径.对于频率较低
的电流,这条路径比较容易确定,就是电阻最小的路径,电阻与导体的截面积、长度有关.但是对
于频率较高的电流,确定地线电流的路径并不容易,实际的地线电流往往并不流过你所设计的
地线.电流失去控制,就会产生一些莫名其妙的问题.
地线设计的核心:减小地线的阻抗(所以地线要尽量粗,以减少阻抗)
9. PCB的电磁兼容设计----1线路板的两种辐射机理
线路板电磁兼容设计的目的,除了保证电路工作可靠以外,一个主要的目的就是减小线路
板的电磁辐射,保证设备在较低的屏蔽效能下满足有关标准的要求.由于一个电路的电磁辐射
和接收的能力往往是一致的,即一个电路的电磁辐射效率高,往往接收效率也高.因此,在设计
中抑制线路板的电磁辐射,同时也就提高了线路板的抗干扰能力.
辐射源:线路板的辐射主要产生于两个源,一个是PCB走线,另一个是I/O电缆.根据辐射
驱动电流的模式,辐射分为差模辐射和共模辐射两种.
差模辐射:电路工作电流在信号环路中流动,这个信号环路会产生电磁辐射.由于这种电
流是差模的,因此信号环路产生的辐射称为差模辐射.
共模辐射:当传输信号的导体的电位与邻近导体的电位不同时,在两者之间就会产生电流.
即使两者之间没有任何导体连接,高频电流也会通过寄生电容流动.这种电流称为共模电流,
它所产生的辐射称为共模辐射.在电子设备中,电缆的辐射主要以共模辐射为主.
说明:由于共模电压都是设计意图之外的(除了电场波发射设备以外,没有任何设备是靠
共模电压工作的),因此共模辐射比差模辐射更难预测和抑制.
10. 单层或双层板如何减小环路的面积
出于成本的考虑,在一般民用设备中都使用单层或双层印刷线路板.随着数字脉冲电路广
泛应用,单层板和双层板的电磁兼容问题越来越突出.造成这种现象的主要原因之一就是信号
回路面积过大.不仅产生了较强的电磁辐射,而且使电路对外界干扰敏感.要改善线路板的电
磁兼容性,最简单的方法是减小关键信号的回路面积.
关键信号:从电磁兼容的角度考虑,关键信号主要指能产生较强辐射的信号和对外界敏感
的信号.如前所述,能够产生较强辐射的信号是周期性信号,如时钟信号或地址的低位信号.对
干扰较敏感的信号是指那些电平较低的模拟信号.
减小回路面积的方法:一种简单的方法是在关键信号线边上布一条地线,这条地线应尽量
靠近信号线.这样就形成了较小的回路面积,减小差模辐射和对外界干扰的敏感度.根据前面
的分析,当在信号线的旁边加一条地线后,就形成了一个面积最小的回路,信号电流肯定会取
道这个回路,而不是其它地线路径.
如果是双层线路板,可以在线路板的另一面,紧靠近信号线的下面,沿着信号线布一条地
线,地线尽量宽些.这样形成的回路面积等于线路板的厚度乘以信号线的长度.
根据前面的讨论,双层板应毫无例外地使用地线网格,以减小地线的阻抗.当使用了地线
网格后,信号线的邻近总会有一条地线,形成较小的回路面积.并且在布线时,应尽量使关键线
靠近地线.只有对特别关键的线(产生很强辐射或特别敏感),才需要在紧靠着信号线的地方设
线路板边缘的一些问题:在线路板的边缘,信号线或电源线上电流会产生更强的辐射.为
了避免这种情况的发生,在线路板的边缘要注意以下两点: 第一点:20H规则:在线路板的边
缘,地线面比电源层和信号层至少外延出20H,H是线路板上地线面与电源线面或信号线层之
间的距离. 这条规则也适合于在线路板上的不同区域的边缘场合. 第二点:关键线:关键线
(时钟信号线等)不要太靠近线路板的边缘,这也包括线路板上不同区域的边缘.
11.开关电源电磁干扰的产生机理及其传播途径
功率开关器件的高额开关动作是导致开关电源产生电磁干扰(EMI)的主要原因。开关频
率的提高一方面减小了电源的体积和重量,另一方面也导致了更为严重的EMI问题。开关电
源工作时,其内部的电压和电流波形都是在非常短的时间内上升和下降的,因此,开关电源
本身是一个噪声发生源。开关电源产生的干扰,按噪声干扰源种类来分,可分为尖峰干扰和
谐波干扰两种;若按耦合通路来分,可分为传导干扰和辐射干扰两种。使电源产生的干扰不至
于对电子系统和电网造成危害的根本办法是削弱噪声发生源,或者切断电源噪声和电子系
统、电网之间的耦合途径。现在按噪声干扰源来分别说明:
1、二极管的反向恢复时间引起的干扰
交流输入电压经功率二极管整流桥变为正弦脉动电压,经电容平滑后变为直流,但
电容电流的波形不是正弦波而是脉冲波。由电流波形可知,电流中含有高次谐波。大量电流
谐波分量流入电网,造成对电网的谐波污染。另外,由于电流是脉冲波,使电源输入功率因
高频整流回路中的整流二极管正向导通时有较大的正向电流流过,在其受反偏电压而转
向截止时,由于PN结中有较多的载流子积累,因而在载流子消失之前的一段时间里,电流
会反向流动,致使载流子消失的反向恢复电流急剧减少而发生很大的电流变化(di/dt)。
2、开关管工作时产生的谐波干扰
功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流。例如正激型、推挽型和桥式变换器的输
入电流波形在 阻性负载时近似为矩形波,其中含有丰富的高次谐波分量。当采用零电流、零
电压开关时,这种谐 波干扰将会很小。另外,功率开关管在截止期间,高频变压器绕组漏感引
起的电流突变,也会产生 尖峰干扰。
3、交流输入回路产生的干扰
无工频变压器的开关电源输入端整流管在反向恢复期间会引起高频衰减振荡产生
干扰。开关电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能量,通过开关电源的输入输出线传播出去而形
成的干扰称之为传导干扰;而谐波和寄生振荡的能量,通过输入输出线传播时,都会在空间
产生电场和磁场。这种通过电磁辐射产生的干扰称为辐射干扰。
4、其他原因
元器件的寄生参数,开关电源的原理图设计不够完美,印刷线路板(PCB)走线通常
采用手工布 置,具有很大的随意性,PCB的近场干扰大,并且印刷板上器件的安装、放置,
以及方位的不合理都会造成EMI干扰。这增加了PCB分布参数的提取和近场干扰估计的难度。
12. 设计开关电源时防止EMI的措施
1.把噪音电路节点的PCB铜箔面积最大限度地减小;如开关管的漏极、集电极,初次级
绕组的节点,等。
2.使输入和输出端远离噪音元件,如变压器线包,变压器磁芯,开关管的散热片,等等。
3. 使噪音元件(如未遮蔽的变压器线包,未遮蔽的变压器磁芯,和开关管,等等)远
离外壳边缘,因为在正常操作下外壳边缘很可能靠近外面的接地线。
4. 如果变压器没有使用电场屏蔽,要保持屏蔽体和散热片远离变压器。
5. 尽量减小以下电流环的面积:次级(输出)整流器,初级开关功率器件,栅极(基
极)驱动线路,辅助整流器。
6.不要将门极(基极)的驱动返馈环路和初级开关电路或辅助整流电路混在一起。
7.调整优化阻尼电阻值,使它在开关的死区时间里不产生振铃响声。
8. 防止EMI滤波电感饱和。
9.使拐弯节点和 次级电路的元件远离初级电路的屏蔽体或者开关管的散热片。
10.保持初级电路的摆动的节点和元件本体远离屏蔽或者散热片。
11.使高频输入的EMI滤波器靠近输入电缆或者连接器端。
12.保持高频输出的EMI滤波器靠近输出电线端子。
13. 使EMI滤波器对面的PCB板的铜箔和元件本体之间保持一定距离。
14.在辅助线圈的整流器的线路上放一些电阻。
15.在磁棒线圈上并联阻尼电阻。
16.在输出RF滤波器两端并联阻尼电阻。
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