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        如何屏蔽和過濾射頻設計的電磁干擾?

        2022-03-23 12:09:00 來源:EETOP
        抑制射頻EMI(電磁干擾)需要多種解決方案,設計者可以在他們的電路板設計上或用屏蔽材料來實現。恰當的電磁屏蔽將有助于將電磁干擾降至最低。本文介紹了有效利用 EMI 屏蔽和濾波的技術。它不僅可以使電子設計正常運行,而且可以加快產品上市時間。

        典型的射頻 EMI 來自哪里?

        互連可能是射頻 EMI 信號的主要載體。一個主要的“RF”違規者將是屬于全球政府定義的分配無線電頻段之一的任何信號。帶高頻射頻信號的導體會產生諧波電場和磁場,可能會導致鄰近的互連網接收到該信號的復制品。開關諧波,由開關或通過電源轉換器產生,也將產生高輻射和傳導的EMI,出現在開關電源轉換器的輸出端。此外,射頻EMI可以從開關諧波或甚至數字信號的切換狀態中發出。這種類型的噪聲可能在附近的互連和電纜上以電容或電感誘導脈沖的形式出現,而不是以隨機噪聲的形式出現。最后,來自外部源的RF EMI 可能來自靜電放電 (ESD),它可以將寬帶脈沖傳導到您的系統設計中,甚至通過電源輸入作為傳導 EMI 注入。

        電磁屏蔽

        電磁屏蔽將通過使用由導電或磁性材料構成的各種屏障來阻擋電磁場,從而減少電磁場進入射頻設計。屏蔽通常應用于外殼,以將電氣/電子設備與其嘈雜的環境隔離開來。此外,屏蔽層應用于電纜,以將電線與電纜穿過的環境隔離開來。屏蔽射頻電磁輻射的電磁屏蔽稱為 射頻屏蔽。屏蔽也可以減少無線電波、電磁場和靜電場耦合到設計人員的電路中。用于阻擋靜電場的導電外殼稱為法拉第籠。EMI減少量很大程度上取決于所使用的材料、其厚度、屏蔽體積的大小以及感興趣場的頻率。其他因素包括屏蔽中任何孔對入射電磁場的大小、形狀和方向。靜電屏蔽與低速、低功率密度的電路相比,高速、高功率密度的電子電路對靜電(稱為靜電放電或ESD)的敏感性/敏感性要高得多。對你的設計來說,外部的靜電可能會導致你的電路設計出現災難性的故障。為幫助防止任何高電平外部電場損壞您的設計,靜電屏蔽的使用將創建一個屏障以有效隔離您的電路。靜電屏蔽可能包括靜電屏蔽中允許的小孔,因為空腔內的電場對這種開口來說相對較小。這種類型的屏蔽通風性能也會更好一些。這種開孔有時也用于電纜或電線的束縛,以及作為內部電路的接入點。

        射頻設計的 EMI 濾波

        無源濾波是一種通過使用電感器和電容器在EMI 電流路徑中產生阻抗失配來減少電子電路傳導發射的方法。有源濾波還可用于感測輸入總線上的電壓并產生相反相位的電流,該電流將直接抵消開關級產生的EMI 電流。該圖展示了一個簡化的無源和有源濾波器電路,其中i N是電流源,Z N是來自 DC-DC 穩壓器的差模噪聲的諾頓等效電路阻抗。

         

        圖中所示的濾波器設計可用于汽車應用。有源濾波器使用電壓感應和電流注入,這將實現低EMI 特征,從而減少占位面積和體積,并提高解決方案成本。使用同步降壓控制器的有源EMI 濾波器 (AEF) 電路的集成有助于解決 DC-DC 穩壓器應用中低 EMI 和高功率密度之間的權衡。

        總結

        射頻屏蔽是阻止可能導致射頻干擾(RFI) 的射頻電磁信號 EMI 的做法。RFI 會嚴重降低電子電路的性能,甚至會使適當的電路功能完全失效。射頻屏蔽是一種保護電路設計者的設備和設備免受射頻干擾帶來的有害影響的手段。它可以通過在電磁場的潛在來源以及受干擾者周圍安裝屏障來實現。對射頻干擾的濾波是通過電路在電子系統內實現的,它只允許想要的信號通過,而拒絕不想要的射頻干擾信號。

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