Явления в EMC оформлението и веригите на филтъра; Измервателни тестове; Electronicsnet
24 август 2018 г., 11:00 ч. | От Dr. Хайнц Ценкнер
Неблагоприятното оформление на веригата може почти напълно да отмени ефекта на EMC филтрите. Филтрите помагат само ако са правилно поставени и проектирани за съответната верига. За това трябва да се вземе предвид честотното поведение на компонентите на филтъра.
Първата част от тази поредица статии за EMC технологията разглежда основните механизми за свързване, които определят EMC поведението на електронна схема. В допълнение бяха изследвани възникващите сигнали: Сигналите с квадратна вълна съдържат хармонични, синусоидални хармоници, амплитудата и честотният диапазон на които зависят от продължителността на периода и времето на нарастване на сигнала.
На практика в повечето случаи Свързване между вериги, пропорционално на честотата. В зависимост от системните параметри като корпус, екраниране на кабела и сложност на веригата, ще е необходимо да се интегрират филтри в интерфейсите на компонентите и корпуса, които подобряват "EMC поведението" на веригата.
Справяне с EMC филтрите в ежедневната практика
Как ще филтър застроена? Практическият опит на автора е, че при избора на филтърни модули в повечето случаи това зависи от това какво е практично и лесно достъпно: „Ами, феритът има 100 Ω при 100 MHz, това би трябвало да е достатъчно“. Тогава филтърът трябва да е в ъгъл на платката, защото едва ли остава място, така че той да е "на него". За съжаление, в повечето случаи този подход няма да доведе до желания ефект.
В Изображение 1 са две типични случаи от практиката показани. Вляво интерфейсният драйвер подава сигнал през проводник А и периферна връзка А, с която се управлява периферно устройство (потребител). За целите на ЕМС кондензатор (обикновено 150 pF) е интегриран в сигналната линия на интерфейса, за да се намалят компонентите на смущения, съдържащи се в полезния сигнал. Оказва се, че съседна диригентска пътека B, която води до линейна връзка B, свързва сигналите за смущения по линия A. Те се излъчват чрез линейния изходен кабел, свързан към периферна връзка B, което води до превишаване на граничните стойности.
Фиг. 1: Типични „филтърни мерки“ на практика със съмнителна функция.
Дясната страна на фигура 1 показва как, като допълнителна мярка, a дросел или а SMD ферит (тип. 400 Ω при 100 MHz) е закрепен в аудио линията (изход), за да се намалят смущенията на проводника Б.
Резултат: Дори ако капацитетът на кондензатора в линия A и импедансът на ферита в линия B са значително увеличени, излъчената интерференция от линия B е само леко намалена! Защо е така и какви възможности за подобрение има?
Какво е "EMC филтър"?
Електронният филтър е схема, която нежелани честотни компоненти трябва да се отстрани от сигнала. Филтърът не трябва или само леко да влошава желаните сигнални компоненти (снимка 2). Структурата в примерите на фигура 1 не изпълнява тази функция. Нежеланите честотни компоненти не се задържат ефективно от кондензаторните и индуктивните компоненти.
Филтърът е a зависим от честотата делител на напрежението. В EMC нискочестотните филтри се използват почти изключително. Основната му структура е в снимка 3 показани. Поне един от импедансите Z1 и Z2 трябва да бъде честотно зависим компонент. Възможните комбинации от индуктивност, кондензатор и резистор за филтър са изброени в таблицата на фигура 3.
Какво е EMC филтър, Фигури 2 до 6
Обратно към снимка 1. На лявата снимка има кондензатор в края на проводниковата релса, който трябва да отклони интерференционния ток към земята (GND) на системата. Той изпълнява и тази задача в примера. както и да е Интерференционен ток в системата, представена от веригата, маркирана в червено, с увеличаващ се капацитет или намаляващо съпротивление на кондензатора още по-голямо. Токът на смущения в релса B, който е свързан между релса A и релса B чрез индуктивното съединение, също се увеличава съответно. Във веригата липсва втори компонент, над които енергията на смущения може да падне под формата на разделение на напрежението.
В дясната част на фигура 1, индуктивност или SMD ферит се привлича в линията, подложена на смущаващи сигнали. A дълга периферна линия, подобно на изходния кабел, той се държи като антена с Е-поле по отношение на високите честоти. В зависимост от дължината на кабела и честотата на смущения, той има висок импеданс в точката на свързване. В този случай това е линейният периферен гнездо.
В Фигура 4 връзките на свързване са изяснени. Веригата с източника на смущения се състои от диригентска пътека, кондензатор С и обратна пътека (земна равнина или диригентска писта). Синьо маркираната писта на източника на смущения свързва ток на смущения IStör_B индуктивно във веригата B, състояща се от пистата между аудио модула или неговия паразитен изходен капацитет Cp, индуктивността и в крайна сметка линейния изходен кабел. Самият кабел излъчва енергията на смущения и по този начин затваря веригата срещу потенциала на земята. Свързването между двете проводникови релси зависи основно от разстоянието между проводниковите релси и дължината на двете диригентски релси.
Снимка 5 илюстрира връзките на импеданса на двете вериги: Интерференционната верига (Фигура 5, вляво) се създава ефективно само чрез изпълнение на филтърния кондензатор С, чието съпротивление намалява с увеличаване на капацитета и увеличаване на честотата на смущения. Освен това, във верига B, аудио веригата, съединителната проводникова писта е „заземена“ към земята чрез изходния импеданс на аудио драйвера. И тук, тъй като честотата на смущения се увеличава, капацитетът на базовата точка на периферния кабел, т.е. антената, ще има по-малко реактивно съпротивление и по този начин ще подобри съотношението на излъчване на антената. В дясната част на фигура 5, двете проводникови релси са показани като еквивалентна електрическа схема под формата на две свързани бобини, т.е. като трансформатори. L е дроселът за потискане на смущения, който е последователно с импеданса на антената ZKabel.
В Снимка 6 са показани импедансите на аудио веригата с индуктивност L. Започвайки от източника на смущения (L2 на фигура 5), индуктивността L с нейното честотно зависимо съпротивление XL и импедансът на антената Zcable са във веригата. The Съотношения на размера на XL и ZKabel сега решете колко ефективно е изпълнението на индуктора L. Ефектът за намаляване на смущенията става по-малък, колкото по-голям е базовият импеданс на антената спрямо импеданса на дросела.
Допълнителни зависимости са честотата на смущения, дължината на кабела или положението на кабела в стаята. С други думи: в крайна сметка намаляването на смущенията е силата на полето на радиосмущенията не е точно изчислимо. Обикновено обаче е в диапазона от 1 - 4 dB.
Как да го направя правилно?
В Фигура 7 е за всяка верига е пълен нисък проход по предназначение. Във веригата на източника с проводник А, токът на смущения IStör_A ще намалява с увеличаване на честотата на тока; спадът на напрежението на смущения в дросела ще се увеличи поради нарастващия импеданс на дросела L2. Така че напрежението на смущения в порт А е ниско, филтърният кондензатор С2 с ниския импеданс при високочестотни късо съединения на порта - честотно-зависимият делител на напрежението работи.
Фигура 7: Схема на източник на смущения и верига на смущения с LC филтри (Великобритания преминава към земята)
в Мивка верига нещо подобно се случва. Смущаващият ток, свързан през релса B, ще намалява с увеличаване на честотата поради съпротивлението на дросела L1 и напрежението на смущения в порт B, т.е.свързването на периферния кабел, ще намалее. Ефектът се подсилва от кондензатора, тъй като неговият импеданс намалява с увеличаване на честотата. Амплитудата на интерференционното напрежение в порт B зависи от разделителното съотношение на реактивните съпротивления XL1 към XC1 и има тенденция към 0 за високи честоти (> 100 MHz), при условие че съотношенията на масата са идеални.
Наоколо Филтър от втори ред За да се изгради ВЧ-технически ефективен съгласно фиг. 7, са необходими някои изисквания. От една страна, компонентите трябва да бъдат проектирани за необходимия честотен диапазон, а от друга страна, същото трябва да се отнася за оформлението и концепцията за филтърната маса.