濾波在EMI處理中的應(yīng)用

做過EMC設(shè)計(jì)的都知道，濾波是必不可少的最常用的手段，常見的措施有加去耦電容、三端電容、磁珠、電源濾波、接口濾波，電容類去耦濾波要靠近濾波區(qū)域放置。

在濾波設(shè)計(jì)時(shí)，基本都是衰減高頻噪聲，在高頻時(shí)，元器件會(huì)有不同的高頻特性，如下圖所示：

(資料圖片僅供參考)

電阻、電容、電感、導(dǎo)線的高低頻特性

在濾波電路的EMC設(shè)計(jì)中，低通濾波器用來衰減高頻噪聲，濾波電路的典型結(jié)構(gòu)如下圖所示：

低通濾波電路的結(jié)構(gòu)形式

圖a為電感濾波器，適用于高頻時(shí)源阻抗和負(fù)載阻抗較小的場(chǎng)合。

圖b為電容濾波器，適用于高頻時(shí)源阻抗和負(fù)載阻抗較大的場(chǎng)合。

圖c和圖d所示為L(zhǎng)形濾波器，圖c適用于高頻時(shí)源阻抗小、負(fù)載阻抗較大的場(chǎng)合，圖d適用于高頻時(shí)源阻抗較大、負(fù)載阻抗較小的場(chǎng)合。

圖e為π形濾波器，適用于高頻時(shí)源阻抗和負(fù)載阻抗較大的場(chǎng)合。

圖f為T形濾波器，適用于高頻時(shí)源阻抗和負(fù)載阻抗都比較小的場(chǎng)合。

濾波電路在布局、布線時(shí)要注意：

1.確保濾波電路的地是一個(gè)低阻抗的地，不同功能電路之間不能存在共地阻抗

2.濾波電路的輸入/輸出不能互相交叉走線，需要隔離。

3.濾波電路的走線路徑要短，要盡量減小濾波電容的等效串聯(lián)電感和等效串聯(lián)電阻

4.接口濾波電路應(yīng)該盡量靠近接口的接插件放置。

EMC中地的分割與匯接

在PCB單板中，噪聲波動(dòng)大的地稱為“動(dòng)態(tài)地”，紋波小的地稱為“靜態(tài)地”。靜態(tài)地和動(dòng)態(tài)地一般要做隔離。

分地處理可以根據(jù)不同電源電壓、數(shù)字和模擬信號(hào)、高速和低速信號(hào)、大電流和小電流來分別設(shè)置地線。這樣可以防止不相容電路的回流信號(hào)疊加，防止共地線阻抗耦合。

例如數(shù)字地和模擬地，數(shù)字信號(hào)變化速度快，所以在數(shù)字地上引起的噪聲會(huì)很大，而模擬信號(hào)需要一個(gè)干凈的地參考工作，因此模擬地和數(shù)字地混在一起，噪聲就會(huì)影響模擬信號(hào)。模擬地和數(shù)字地一般會(huì)分開處理，然后通過細(xì)的走線連接在一起，或單點(diǎn)連接。常用的單點(diǎn)連接方式有PCB走線、0歐姆電阻、磁珠和小電容等。

當(dāng)然數(shù)字地和模擬地分開處理只是針對(duì)一般情況，如果數(shù)字地的噪聲干擾幅度在允許的閾值范圍內(nèi)就可以合在一起。

EMC中的屏蔽與隔離

屏蔽根據(jù)原理不同可以分為電屏蔽、磁屏蔽和電磁屏蔽：

1.電屏蔽的實(shí)質(zhì)是減小兩個(gè)設(shè)備（或電路、組件、元件）間電場(chǎng)感應(yīng)的影響。原理是將干擾源被良導(dǎo)體制成的屏蔽體導(dǎo)入地，因此電屏蔽需要保證接地良好及屏蔽體是良導(dǎo)體。

2.磁屏蔽的原理是由屏蔽體對(duì)干擾磁場(chǎng)提供低磁阻的磁通路，對(duì)干擾磁場(chǎng)進(jìn)行分流。因此要選擇鋼、鐵盒坡莫合金等高磁導(dǎo)率的材料設(shè)計(jì)殼體。

3.電磁屏蔽的原理是通過金屬屏蔽體可以反射、吸收電磁波來屏蔽輻射干擾源。輻射的頻率和屏蔽體的孔縫尺寸相關(guān)，設(shè)計(jì)電磁屏蔽時(shí)需要考慮。

在PCB設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于敏感電路、強(qiáng)輻射電路等需要設(shè)計(jì)一個(gè)屏蔽腔，在屏蔽腔壁緊貼的部位要加上接地過孔，要求如下：

1.要有兩排以上的過孔；

2.兩排過孔要互相錯(cuò)開；

3.同一排的過孔間距要小于λ/20；

4.PCB與屏蔽腔焊接部位禁止有綠油；

5.處理射頻信號(hào)，射頻信號(hào)線在頂層穿過屏蔽壁時(shí)，要在屏蔽腔的相應(yīng)位置開一個(gè)槽門，門高大于0.5mm，門寬要保證安裝后信號(hào)線和屏蔽體間的距離大于1mm，如下圖所示

屏蔽壁槽門

一些電磁計(jì)算軟件如HFSS、Feco、EADS/EMC2000、Flowmerics/FLOWEMC和Ansys/Multiphysics等，可以幫助設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出符合EMC的結(jié)構(gòu)，軟件可對(duì)電子設(shè)備通過孔、縫等結(jié)構(gòu)的電磁場(chǎng)輻射泄漏進(jìn)行仿真，主要涉及器件、印制板建模及腔體結(jié)構(gòu)建模等。