【正文】 CB PCB 共?；芈? 思考題 18：共模扼流圈的效果與什么因素有關？ 216 鐵氧體效果的估算 設原來電纜形成的共模回路阻抗為 ZCM1，鐵氧體的阻抗為 ZL 改善量 = 20lg(E1 / E2) = 20lg ( ICM1 / ICM2 ) = 20lg[(VCM / ZCM1) / (VCM / ZCM2)] =20 lg ( ZCM2 / ZCM1) =20 lg ( 1+ ZL / ZCM1 ) dB 217 鐵氧體磁環(huán) 218 干擾抑制用鐵氧體 219 不同磁導率的鐵氧體阻抗特性 ?i = 700 ?i = 4000 220 鐵氧體的安裝方法 盡量靠近電纜端頭 匝數(shù)多 匝數(shù)少 頻率 衰減 整根電纜穿過 ? 內(nèi)徑盡量小 ? 長度盡量大 ? 壁厚盡量大 221 電纜共模輻射的對策 減小共模電流 回路面積 減小 共模電流 增加共模電流回路的阻抗 共模電流濾波 減小共模電壓 屏蔽電纜 電纜靠近地線面 線路板 屏蔽 其它 222 用濾波消除輻射 223 第六部分 電纜的 EMC設計 ? 電纜輻射 ? 場在導線中感應的噪聲 ? 電纜之間的串擾 224 處于電磁場中的電纜 信號線和回流線在一根電纜中 用地線面作回流線 共模電流 差模電壓 不平衡 直接產(chǎn)生差模電壓 S h 225 電磁場在電纜上的感應電壓 10kHz 100kHz 1MHz 10MHz 100MHz 1GHz 10GHz 0 10 20 30 40 50 1 2 3 A B C D E h = S: A = 100m B = 30m C = 10m D = 3m E = 1m dBV 1V/m場強產(chǎn)生的電壓 226 平衡電路的抗干擾特性 電磁場 V1 V2 I1 I2 VD 平衡性好壞用共模抑制比表示： CMRR = 20lg ( VC / VD ) VC 高頻時，由于寄生參數(shù)的影響，平衡性會降低 227 提高共模干擾抑制的方法 平衡電路 屏蔽電纜 共模扼流圈 平衡電路 CMRR CMRR f f 228 非平衡轉(zhuǎn)換為平衡 ~ 229 屏蔽電場 0V 電纜長度 ?/20，單點接地 電纜長度 ?/20，多點接地 230 磁場對電纜的干擾 VN VN ＝ ( d ? / dt ) = A ( dB / dt ) 磁通 ? 回路面積 A 感應電壓 當面積一定時 231 減小感應回路的面積 ～ 理想同軸線的信號電流與回流等效為在幾何上重合，因 此電纜上的回路面積為 0，整個回路面積僅有兩端的部分 ～ 232 屏蔽電纜減小磁場影響 VS VS VS 只有兩端接地的屏蔽層才能 屏蔽磁場 233 抑制磁場干擾的試驗數(shù)據(jù) 100 1M 1M 1M 100 100 每米 18節(jié) (A) (B) (D) (E) (C) 0 27 13 13 28 1M 1M 100 100 234 抑制磁場干擾的實驗數(shù)據(jù) 100 1M 1M 1M 100 100 每米 18節(jié) (F) (G) (I) (J) (H) 80 55 70 63 77 1M 1M 100 100 235 C與 D的實驗數(shù)據(jù)說明 設：總電磁場為 1000，其中磁場為 999，電場為 1， 雙絞線的磁場抑制效果為： 20lg(1000/230) ?13 dB 單端接地的屏蔽層的效果： 20lg(230/229) ?0 dB 雙絞線 單端接地屏蔽層 236 G與 H的實驗數(shù)據(jù)說明 設：總電磁場為 1000，其中磁場為 999，電場為 1， 雙絞線的磁場抑制效果為： 20lg(1000/) ?58 dB 單端接地的屏蔽層的效果： 20lg() ?13 dB 雙絞線 單端接地屏蔽層 237 第六部分 電纜的 EMC設計 ? 電纜輻射 ? 場在導線中感應的噪聲 ? 電纜之間的串擾 238 導線之間兩種串擾機理 M C IC IC IL IL R0 RL R2G R2L 239 耦合方式的粗略判斷 ZSZL 3002： 磁場耦合為主 ZSZL 10002： 電場耦合為主 3002 ZSZL 10002：取決于幾何結(jié)構和頻率 240 電容耦合模型 C12 C1G C2G R C1G C2G C12 R VN ＝ V1 V1 j ? [ C12 / ( C12 + C2G)] j ? + 1 / R ( C12 + C2G)] V1 VN 241 耦合公式化簡 R 1 / [ j ? ( C12 + C2G )] j ? [ C12 / ( C12 + C2G)] j ? + 1 / R ( C12 + C2G)] V1 VN ＝ VN = j ?R C12 V1 R 1 / [ j ? ( C12 + C2G )] VN = V1 [ C12 / ( C12 + C2G ) ] 242 電容耦合與頻率的關系 耦合電壓 VN = j ?RC12V1 C12V1 (C12 + C2G) VN = 1 / R (C12 + C2G) 頻率 ? 243 屏蔽對電容耦合的影響－全屏蔽 屏蔽層不接地： VN = VS =V1 [ C1S / ( C1S + CSG ) ]，與無屏蔽相同 屏蔽層接地時： VN = VS = 0， 具有理想的屏蔽效果 C1s C1G CsG C1G CSG C1s Vs V1 V1 Vs C2S 244 部分屏蔽對電容耦合的效果 R 很大時： VN = V1 [ C12 / ( C12 + C2G + C2S ) ] C1s C1G CsG CSG C1s VN V1 V1 VN C2S C12 C12 C2G R 很小時： VN = j?RC12 245 互電感定義與計算 定義： 自感 L ＝ ? 1 / I1 ， 互感 M ＝ ? 12 / I1 ? 1 是電流 I1在回路 1中產(chǎn)生的磁通， ? 12 是電流 I1在回路 2中產(chǎn)生的磁通 回路 1 回路 2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? a b a M = （ ? / 2 ? ） ln[b2/（ b2 a2） ] 減小 M的方法：回路 1用雙絞線或同軸線，減小回路 2的面積，增加兩 個回路的距離 246 電感耦合 M R2 R R1 R R2 VN ＝ d?12 / dt = d(MI1)/dt = M dI1 / dt R1 I1 VN I1 VN V1 V1 247 電感耦合與電容耦合的判別 IN = j ? C12V1 R2 R1 V V VN = j ? M12 I1 R2 R1 ～ 電容耦合 電感耦合 248 非磁性屏蔽對電感耦合的影響 I1 M1S M12 關鍵看互感是否由于屏蔽措施而發(fā)生了改變 249 雙端接地屏蔽層的分析 M1S M12 MS2 + + ~ V12 VS2 導體 1 導體 2 屏蔽體 V12 = j ? M12 I1 VS2 = j ? MS2 IS VN = V12 + VS2 I1 IS 求解這項 250 VS2項求解 + + + + + + + + + ? LS = ?/ IS MS2 = ?/ IS 因此： LS = MS2 導體 2 屏蔽層 VS2 = j? MS2 I S = j? MS2 ( V S / ZS) = j? LS [ V S / ( j?LS+RS )] = VS [ j? / ( j?+RS/LS)] 251 屏蔽后的耦合電壓 VN = V12 + VS2 V12 = j? M12I1 VS = j? M1SI1 因為： M12 = M1S 所以： VS = j? M12I1 所以： VS2 = j? M12I1 [ j? / ( j?+RS / LS)] VN = V12 V12[ j? / ( j?+RS / LS)] = V12 [ (RS / LS) / ( j?+RS / LS)] V12 252 屏蔽層的磁場耦合屏蔽效果 VN ＝ M12 I1（ Rs / Ls ) VN Rs / Ls 無屏蔽電纜 屏蔽效能 屏蔽電纜 lg? 253 第七章 PCB的電磁兼容設計 254 線路板上的電磁兼容問題 ? 線路板的輻射 ? 外界電磁場對線路板的干擾 ? 地線和電源線噪聲 ? 地線引起的公共阻抗耦合 ? 走線之間的串擾 ? 信號的反射（傳輸線效應） 255 走線是主要輻射源 256 地線和電源線上的噪聲 Q1 Q2 Q3 Q4 R4 R2 R3 R1 VCC 被驅(qū)動電路 ICC I驅(qū)動 I充電 I放電 Ig Vg 257 電源線、地線噪聲電壓波形 輸出 ICC VCC Ig Vg 258 地線干擾對電路的影響 1 3 2 4 寄生電容 259 線路板走線的電感 L = ( ( 2S / W ) + ?H W S L = ( L1L2 M2 ) / ( L1 + L2 2M ) 若： L1 = L2 L= ( L1 + M ) / 2 M I I 260 地線網(wǎng)格 261 電源線噪聲的消除 電源線電感 L, V =L(di/dt) 儲能電容 這個環(huán)路盡量小 262 電源解耦電容的正確布置 盡量使電源線與地線靠近 263 解耦電容的選擇 C = dI dt dV Z f 1/2?? LC 各參數(shù)含義： 在時間 dt內(nèi)，電源線上出現(xiàn)了瞬間電流 dI， dI導致了電源線上出現(xiàn)電壓跌落dV。因此，可能時，分散時