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如何预防连接器的电磁干扰?

返回列表 来源:灿科盟 浏览:- 发布日期:2017-07-20 10:02:29【

 现如今有许多的连接器带有大量的电磁干扰,有些时候你可能不会这么觉得,电子系统的时钟频率为几百兆赫多,高质量视频电路也用以亚纳秒级的象素速率。越来越快的处理速度表示了工程上受到不断的挑战。那么如何预防连接器电磁干扰的问题值得我们关注。这同时也是我们工程师所考虑的重要因素。

 

连接器的电路上振荡速率变得更快(上升/下降时间),电压/电流幅度变得更大,问题变得更多。因此,今天同以前相比,解决电磁兼容性(EMC)就更艰难了。所以我们就想如何预防这些问题呢

 

在电路的两个波节之前,快速变化的脉冲电流,表示了所谓差模噪声源,电路周围的电磁场可以耦合到其它元件上和侵入连接部分。经感性或容性耦合的噪声是共模干扰。射频干扰电流是彼此相同的,系统可以建模为:由噪声源、受害电路接受者和回路(通常是底板)组成。用几个因素来描述干扰的大小:噪声源的强度、干扰电流环绕面积的大小、变化速率。

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于是,尽管在电路中有很可能产生不希望的干扰,噪声几乎总是共模型的。一旦在输入/输出(I/O)连接器和机壳或地平面之间接入电缆,有某些RF电压出现时,导致几毫安的RF电流就能足以超过允许的发射电平。

 

噪声的耦合和传播

 

共模噪声是由于不合理的设计产生的。有些典型的原因是不同线对中个别导线的长度不同,或到电源平面或机壳的距离不同。另一个原因是元件的缺陷,如磁感应线圈与变压器,电容器与有源器件(例如应用特殊的集成电路(ASIC))

 

磁性元件,特别是所谓铁芯扼流圈型贮能电感器,是用在电源变换器之中的,总是产生电磁场。磁路中的气隙相当于串联电路中的一个大电阻,那儿要消耗较多的电能。

 

于是,铁芯扼流圈,绕制在铁氧体棒上,在棒周围产生强的电磁场,在电极附近有最强的场强。在使用回描结构的开关电源中,变压器上必定有一个空隙, 其间有很强的磁场。在其中保持磁场最合适的元件是螺旋管,使电磁场沿管芯长度方向分布。这就是在高频工作的磁性元件优选螺旋结构的原因之一。

 

不恰当的去耦电路通常也变成干扰源。如果电路要求大的脉冲电流,以及局部去耦时不能保证小电容或十分高的内阻需要,则由电源回路产生的电压就下降。这相当于纹波,或者相当于终端间的电压快速变化。由于封装的杂散电容,干扰能耦合到其它电路中去,引起共模问题。

  

在低频串联接口网络中,有些杂散电容就足够将噪声分流到底板上。差分驱动的接口,如以太,通常是通过变压器耦合到I/O区域,是在变压器一侧或两侧的中心抽头提供耦合的。这些中心抽头经高压电容器与底板相连,将共模噪声分流到底板上,以使信号不发生失真。

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于是,这个RF电流一定通过最低阻抗(在底板和载信号线之间)的通路流动。如果连接器没呈现足够低的阻抗(与底板的搭接处),这RF电流经杂散电容流动。当这RF电流流过电缆时,不可避免地产生发射。

 

使共模电流注入到I/O区的另一机理,是附近有强的干扰源的耦合。甚至有些屏蔽连接器也无用,因为干扰源就在连接器附近,如PC机环境。如果在连接器和底板之间有一个缺口,此处所感应的RF电压可以使EMC性能下降。

 

有很多屏蔽连接器的电磁干扰,加指形簧片或垫片。连接器的搭接,是在连接器和机壳之间填满空处。这个方法要求有一个衬垫。金属衬垫较好,只要处理合适,也就是说,只要表面不被污染,只要手不触及或损坏衬垫以及只要有足够的压力,以保持好的、低阻抗的接触。

 

有些人的方法是连接器装接头片或者把连接器安装在机壳上。此时,最大接触面稍微小些,且应严格控制接头片的尺寸和弹性。安装屏蔽连接器时,在机壳上开口,开口的一侧要去掉油污,要仔细制作,若公差不合适,导致连接器在机壳内陷入太深,使搭接中断。每位EMC工程师知道,在极好的系统当中,这个问题一定要满足发射要求,并在生产线及时检查。未紧固的或弯曲的衬垫,安装于关键区域的油污上,将失效。

因此在我们选择如何更好的避免连接器的电磁干扰,就必须有一些比较专业的方法来处理这些事情,这样的话,电磁干扰就会少很多了,