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深圳市連億達(dá)科技有限公司

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連接器電磁干擾的預(yù)防和解決方式

2019-11-18 16:11:51

當(dāng)今,電子體系的時(shí)鐘頻率為幾百兆赫,所用脈沖的前后沿在亞納秒規(guī)模,高質(zhì)量視頻電路也用以亞納秒級(jí)的象素速率。這些較高的處理速度表示了工程上受到不斷的挑戰(zhàn)。那么如何防備和處理連接器電磁攪擾的問題值得我們重視。


電路上振蕩速率變得更快(上升/下降時(shí)間),電壓/電流起伏變得更大,問題變得更多。因此,今日同以前比較,處理電磁兼容性(EMC)就更艱難了。


在電路的兩個(gè)波節(jié)之前,快速改變的脈沖電流,表示了所謂差模噪聲源,電路周圍的電磁場(chǎng)能夠耦合到其它元件上和侵入連接部分。經(jīng)感性或容性耦合的噪聲是共模攪擾。射頻攪擾電流是互相相同的,體系能夠建模為:由噪聲源、“受害電路”或“接受者”和回路(通常是底板)組成。用幾個(gè)因從來描述攪擾的巨細(xì):噪聲源的強(qiáng)度、攪擾電流環(huán)繞面積的巨細(xì)、改變速率。


所以,盡管在電路中有很可能發(fā)生不希望的攪擾,噪聲簡直總是共模型的。一旦在輸入/輸出(I/O)連接器和機(jī)殼或地平面之間接入電纜,有某些RF電壓出現(xiàn)時(shí),導(dǎo)致幾毫安的RF電流就能足以超過允許的發(fā)射電平。


噪聲的耦合和傳達(dá)


共模噪聲是因?yàn)椴缓侠淼囊?guī)劃發(fā)生的。有些典型的原因是不同線對(duì)中單個(gè)導(dǎo)線的長度不同,或到電源平面或機(jī)殼的距離不同。另一個(gè)原因是元件的缺點(diǎn),如磁感應(yīng)線圈與變壓器,電容器與有源器材(例如使用特其他集成電路(ASIC))。


磁性元件,特別是所謂“鐵芯扼流圈”型貯能電感器,是用在電源變換器之中的,總是發(fā)生電磁場(chǎng)。磁路中的氣隙相當(dāng)于串聯(lián)電路中的一個(gè)大電阻,那兒要消耗較多的電能。


所以,鐵芯扼流圈,繞制在鐵氧體棒上,在棒周圍發(fā)生強(qiáng)的電磁場(chǎng),在電極鄰近有zui強(qiáng)的場(chǎng)強(qiáng)。在使用回描結(jié)構(gòu)的開關(guān)電源中,變壓器上必定有一個(gè)空地, 其間有很強(qiáng)的磁場(chǎng)。在其中堅(jiān)持磁場(chǎng)zui合適的元件是螺旋管,使電磁場(chǎng)沿管芯長度方向分布。這就是在高頻工作的磁性元件優(yōu)選螺旋結(jié)構(gòu)的原因之一。micro公頭夾板


不恰當(dāng)?shù)娜ヱ铍娐吠ǔR沧兂蓴嚁_源。假如電路要求大的脈沖電流,以及部分去耦時(shí)不能確保小電容或非常高的內(nèi)阻需要,則由電源回路發(fā)生的電壓就下降。這相當(dāng)于紋波,或許相當(dāng)于終端間的電壓快速改變。因?yàn)榉庋b的雜散電容,攪擾能耦合到其它電路中去,引起共模問題。


當(dāng)共模電流污染I/O接口電路時(shí),該問題必須處理在經(jīng)過連接器之前。不同的使用,建議用不同的辦法來處理這個(gè)問題。在視頻電路中,那兒I/O信號(hào)是單端的,且公用同一一起回路,要處理它,用小型LC濾波器濾掉噪聲。


在低頻串聯(lián)接口網(wǎng)絡(luò)中,有些雜散電容就滿足將噪聲分流到底板上。差分驅(qū)動(dòng)的接口,如以太,通常是經(jīng)過變壓器耦合到I/O區(qū)域,是在變壓器一側(cè)或兩側(cè)的中心抽頭提供耦合的。這些中心抽頭經(jīng)高壓電容器與底板相連,將共模噪聲分流到底板上,以使信號(hào)不發(fā)生失真。

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在I/O區(qū)域內(nèi)的共模噪聲


沒有一個(gè)通用辦法來處理一切類型的I/O接口的問題。規(guī)劃師們的首要方針是將電路規(guī)劃好,而常常疏忽了一些視為簡略的細(xì)節(jié)。一些根本規(guī)律能使噪聲在抵達(dá)連接器以前,降至zui?。?/p>


1)將去耦電容設(shè)置在緊挨負(fù)載處。


2)快速改變的前后沿的脈沖電流,其環(huán)路尺度應(yīng)zui小。


3)使大電流器材(即驅(qū)動(dòng)器和ASIC)遠(yuǎn)離I/O端口。


4)測(cè)定信號(hào)的完整性,以確保過沖和下沖zui小,特別是對(duì)于大電流的關(guān)鍵性信號(hào)(如時(shí)鐘,總線)。


5)使用部分濾波,如RF鐵氧體,可吸收RF攪擾。


6)提供低阻抗搭接到底板上或在I/O區(qū)域的基準(zhǔn)在底板上。 射頻噪聲和連接器


即使工程師采納許多上述所列的防備措施,來減小在I/O區(qū)內(nèi)的RF噪聲,還不能確保這些防備措施能否成功地滿足滿足發(fā)射要求。有些噪聲是傳導(dǎo)攪擾,即在內(nèi)部電路板上按共模電流流動(dòng)。這個(gè)攪擾源是在底板和電路等之間。type-c pin

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所以,這個(gè)RF電流一定經(jīng)過zui低阻抗(在底板和載信號(hào)線之間)的通路流動(dòng)。假如連接器沒呈現(xiàn)滿足低的阻抗(與底板的搭接處),這RF電流經(jīng)雜散電容流動(dòng)。當(dāng)這RF電流流過電纜時(shí),不可避免地發(fā)生發(fā)射。


使共模電流注入到I/O區(qū)的另一機(jī)理,是鄰近有強(qiáng)的攪擾源的耦合。甚至有些“屏蔽”連接器也無用,因?yàn)閿嚁_源就在連接器鄰近,如PC機(jī)環(huán)境。假如在連接器和底板之間有一個(gè)缺口,此處所感應(yīng)的RF電壓能夠使EMC性能下降。


屏蔽連接器辦法有,加指形簧片或墊片。連接器的搭接,是在連接器和機(jī)殼之間填滿空處。這個(gè)辦法要求有一個(gè)襯墊。金屬襯墊較好,只需處理合適,也就是說,只需表面不被污染,只需手不觸及或損壞襯墊以及只需有滿足的壓力,以堅(jiān)持好的、低阻抗的觸摸。


其他辦法是連接器裝接頭片或許把連接器裝置在機(jī)殼上。此時(shí),zui大觸摸面略微小些,且應(yīng)嚴(yán)格控制接頭片的尺度和彈性。裝置屏蔽連接器時(shí),在機(jī)殼上開口,開口的一側(cè)要去掉油污,要仔細(xì)制作,若公役不合適,導(dǎo)致連接器在機(jī)殼內(nèi)陷入太深,使搭接中止。每位EMC工程師知道,在“極好”的體系傍邊,這個(gè)問題一定要滿足發(fā)射要求,并在生產(chǎn)線及時(shí)檢查。未緊固的或曲折的襯墊,裝置于關(guān)鍵區(qū)域的油污上,將失效。type-c6pin


因?yàn)橄率鲈蜻x用了EMI連接器


1)導(dǎo)電發(fā)泡塑料是極端柔軟的,且能放在連接器的整個(gè)周圍。這就消除了與另一機(jī)殼、襯墊有關(guān)的問題。


2)機(jī)械工程師能夠在體系機(jī)殼可接收的公役規(guī)模內(nèi)裝置連接器。


3)連接器與機(jī)殼實(shí)現(xiàn)低阻抗搭接,以確保良好觸摸。機(jī)殼壁內(nèi)側(cè)上的襯墊,當(dāng)要涂漆有遮蔽要求時(shí),能夠用更柔軟的資料。


4)要求強(qiáng)迫冷卻的規(guī)劃,襯墊zui好有另一特色:連接器和機(jī)殼壁之間的縫應(yīng)密封起來,以削減氣漏。在有塵土的環(huán)境中,襯墊要起到體系內(nèi)堅(jiān)持干凈。


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