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一文教你如何正确选型电磁兼容(EMC)元器件

在复杂的电磁兼容环境中,每个电子和电气产品除了能够抵抗一定的外部电磁干扰外,还不能对电磁环境中的其他电子和电气产品产生负担不起的电磁干扰。换句话说,既要满足相关标准规定的电磁敏感极限值要求,又要满足其电磁发射极限值要求。这是电子电气产品电磁兼容性应解决的问题,也是电子电气产品通过电磁兼容性认证的必要条件。许多工程师在设计产品电磁兼容性时,往往无助或效果不理想,因此有必要讨论。

对于电磁兼容的相关理论,电子元件技术网通过在线EMC半月谈,EMC讲台和线下电磁兼容性研讨会进行了深入讨论。现在我们通过一些图片,直观系统地回顾电磁兼容性的含义、电磁干扰的三个要素以及抑制电磁干扰的原理。然后根据EMC不同元器件的设计原理和结构特点主要讲解不同元器件的结构特点EMC设计中的选择和应用技巧,EMC设计具有指导作用。

电磁兼容性元件是解决电磁干扰发射和电磁敏感性问题的关键。正确选择和使用这些元件是电磁兼容性设计的前提。因此,我们必须深入掌握这些元件,才能设计出符合标准要求、性价比最好的电子电气产品。每个电子元件都有自己的特点,所以在设计时要仔细考虑。接下来,我们将讨论一些常见的电子元件和电路设计技术,以减少或抑制电磁兼容性。


元件组

有两个基本的电子元件组:引脚和无引脚元件。引脚线元件具有寄生作用,特别是在高频时。引脚形成一个小电感,大约1nH/mm/引脚。引脚末端也能产生小电容效应,约4个pF。因此,引脚的长度应尽可能短。与带引脚的元件相比,无引脚、表面贴装的元件寄生效果较小。典型值为:0.5nH寄生电感和0左右.3pF终端电容。

从电磁兼容性的角度来看,表面贴装元件效果最好,其次是放射引脚元件,最后是轴向平行引脚元件。


一,EMC元件之电容

在EMC设计中,电容器是应用最广泛的部件之一,主要用于形成各种低通滤波器或去耦电容器和旁路电容器。大量的实践表明:EMC在设计中,正确选择和使用电容器不仅可以解决很多问题EMI问题,能充分体现效果好、价格低、使用方便的优点。如果电容器的选择或使用不当,可能根本达不到预期目的,甚至加重EMI程度。


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从理论上讲,电容器的容量越大,容抗越小,滤波效果越好。有些人也有这个习惯。但大容量电容器一般寄生电感较大,自谐振频率较低(如典型陶瓷电容器,0.1μF的f0=5MHz,0.01μF的f0=15MHz,0.001μF的f0=50MHz),高频噪声的去耦效果很差,甚至根本没有。分离元件的滤波器频率超过10MHz它将开始失去性能。组件的物理尺寸越大,转折点的频率就越低。这些问题可以通过选择特殊结构的电容器来解决。

贴片电容的寄生电感几乎为零,总电感也可以降低到元件本身的电感,通常只是传统电容寄生电感的1/3~1/5,自谐振频率可达同容量带引线电容的2倍(也有数据说可达10倍),是射频应用的理想选择。

传统上,瓷电容器通常用于射频应用。但在实践中,超小聚酯或聚苯乙烯薄膜电容器也适用,因为它们的尺寸与瓷电容器相当。

三端电容可将小瓷电容频率范围从50MHz以下拓展到200MHz以上,这对抑制VHF频段的噪声非常有用。在这里。VHF或者更高的频带可以获得更好的滤波效果,特别是为了保护屏蔽体不被穿透,必须使用馈通电容。


二,EMC元件之电感

电感是一种可以连接磁场和电场的元件,其固有的能力与磁场相互作用,使其潜在的比其他元件更敏感。与电容器类似,智能使用电感器也可以解决许多问题EMC问题。以下是两种基本类型的电感:开环和闭环。它们的区别在于内部磁场环。在开环设计中,磁场通过空气闭合;在闭环设计中,磁场通过磁芯完成磁路。


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电感中的磁场

与电容器相比,电感器具有无寄生感抗的优点,因此其表面贴装类型与引线类型没有区别。

开环电感的磁场穿过空气,会引起辐射和电磁干扰(EMI)问题。在选择开环电感时,绕轴比棒或螺管更好,因为磁场将控制在磁芯中(即磁体中的局部磁场)。

开环电感

对于闭环电感,磁场完全控制在磁心中,所以这种类型的电感在电路设计中更理想,当然也更贵。螺旋环闭环电感的一个优点是,它不仅控制磁环在磁心中,而且消除所有外部附带场的辐射。

磁芯材料主要有两种:铁和铁氧体。铁磁芯电感用于低频场合(几十种)kHz),铁氧体磁芯电感用于高频场合(在高频场合)MHz)。因此,铁氧体磁芯电感更适合EMC应用。

在EMC应用中特别使用了两种特殊的电感类型:铁氧体磁珠和铁氧体磁夹。铁和铁氧体可以作为电感磁芯骨架。铁芯电感常用于低频场合(几十个)kHz),铁氧体芯电感常用于高频场合(MHz)。因此,铁氧芯感应体更适合EMC应用。


三、滤波器结构的选择

EMC设计中的滤波器通常是指L,C由低通滤波器组成。不同结构滤波器的主要区别之一是电容和电感的连接方式不同。滤波器的有效性不仅与其结构有关,而且还与连接网络的阻抗有关。例如,单个电容器滤波器在高阻抗电路中效果良好,而在低阻抗电路中效果较差。


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滤波器分类(基于功能)

滤波器分类(基于结构)

滤波器选型


四,EMC元件之磁珠

磁珠由氧磁体组成,电感由磁心和线圈组成。磁珠将交流信号转化为热能,电感存储交流并缓慢释放。


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磁珠的电路符号是电感,但从型号上可以看出,磁珠用于电路功能。磁珠和电感原理相同,但频率特性不同。

电感是储能元件,磁珠是能量转换(消耗)装置。电感主要用于电源滤波电路,重点是防止传导干扰;磁珠主要用于信号电路,主要用于EMI方面。磁珠用于吸收超高频信号,如一些RF电路,PLL,振荡电路,包括超高频存储电路(DDR,SDRAM,RAMBUS等)需要在电源输入部分添加磁珠,而电感是一种储能元件,用于电源输入部分LC振荡电路、中低频滤波电路等,其应用频率范围很少超过50MHz。


五,EMC元件二极管


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二极管是最简单的半导体设备。由于其独特的特点,一些二极管有助于解决和预防,防止和预防。EMC一些相关的问题。


九,结束语

电磁兼容性元器件是解决电磁干扰发射和电磁敏感性问题的关键。正确选择和使用这些元件是电磁兼容性设计的前提。因此,我们必须深入掌握这些元件,才能设计出符合标准要求、性价比最好的电子电气产品。


相关关键词: 电磁兼容EMCEMI
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