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連接器電磁干擾的預防和解決方式

2019-11-18 16:11:51

當今,電子體系的時鐘頻率為幾百兆赫,所用脈沖的前后沿在亞納秒規模,高質量視頻電路也用以亞納秒級的象素速率。這些較高的處理速度表示了工程上受到不斷的挑戰。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。


在電路的兩個波節之前,快速改變的脈沖電流,表示了所謂差模噪聲源,電路周圍的電磁場能夠耦合到其它元件上和侵入連接部分。經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。用幾個因從來描述攪擾的巨細:噪聲源的強度、攪擾電流環繞面積的巨細、改變速率。


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


噪聲的耦合和傳達


共模噪聲是因為不合理的規劃發生的。有些典型的原因是不同線對中單個導線的長度不同,或到電源平面或機殼的距離不同。另一個原因是元件的缺點,如磁感應線圈與變壓器,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,總是發生電磁場。磁路中的氣隙相當于串聯電路中的一個大電阻,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,在棒周圍發生強的電磁場,在電極鄰近有zui強的場強。在使用回描結構的開關電源中,變壓器上必定有一個空地, 其間有很強的磁場。在其中堅持磁場zui合適的元件是螺旋管,使電磁場沿管芯長度方向分布。這就是在高頻工作的磁性元件優選螺旋結構的原因之一。micro公頭夾板


不恰當的去耦電路通常也變成攪擾源。假如電路要求大的脈沖電流,以及部分去耦時不能確保小電容或非常高的內阻需要,則由電源回路發生的電壓就下降。這相當于紋波,或許相當于終端間的電壓快速改變。因為封裝的雜散電容,攪擾能耦合到其它電路中去,引起共模問題。


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


在低頻串聯接口網絡中,有些雜散電容就滿足將噪聲分流到底板上。差分驅動的接口,如以太,通常是經過變壓器耦合到I/O區域,是在變壓器一側或兩側的中心抽頭提供耦合的。這些中心抽頭經高壓電容器與底板相連,將共模噪聲分流到底板上,以使信號不發生失真。

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在I/O區域內的共模噪聲


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


1)將去耦電容設置在緊挨負載處。


2)快速改變的前后沿的脈沖電流,其環路尺度應zui小。


3)使大電流器材(即驅動器和ASIC)遠離I/O端口。


4)測定信號的完整性,以確保過沖和下沖zui小,特別是對于大電流的關鍵性信號(如時鐘,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區域的基準在底板上。 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區內的RF噪聲,還不能確保這些防備措施能否成功地滿足滿足發射要求。有些噪聲是傳導攪擾,即在內部電路板上按共模電流流動。這個攪擾源是在底板和電路等之間。type-c pin

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所以,這個RF電流一定經過zui低阻抗(在底板和載信號線之間)的通路流動。假如連接器沒呈現滿足低的阻抗(與底板的搭接處),這RF電流經雜散電容流動。當這RF電流流過電纜時,不可避免地發生發射。


使共模電流注入到I/O區的另一機理,是鄰近有強的攪擾源的耦合。甚至有些“屏蔽”連接器也無用,因為攪擾源就在連接器鄰近,如PC機環境。假如在連接器和底板之間有一個缺口,此處所感應的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,是在連接器和機殼之間填滿空處。這個辦法要求有一個襯墊。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殼上。此時,zui大觸摸面略微小些,且應嚴格控制接頭片的尺度和彈性。裝置屏蔽連接器時,在機殼上開口,開口的一側要去掉油污,要仔細制作,若公役不合適,導致連接器在機殼內陷入太深,使搭接中止。每位EMC工程師知道,在“極好”的體系傍邊,這個問題一定要滿足發射要求,并在生產線及時檢查。未緊固的或曲折的襯墊,裝置于關鍵區域的油污上,將失效。type-c6pin


因為下述原因選用了EMI連接器


1)導電發泡塑料是極端柔軟的,且能放在連接器的整個周圍。這就消除了與另一機殼、襯墊有關的問題。


2)機械工程師能夠在體系機殼可接收的公役規模內裝置連接器。


3)連接器與機殼實現低阻抗搭接,以確保良好觸摸。機殼壁內側上的襯墊,當要涂漆有遮蔽要求時,能夠用更柔軟的資料。


4)要求強迫冷卻的規劃,襯墊zui好有另一特色:連接器和機殼壁之間的縫應密封起來,以削減氣漏。在有塵土的環境中,襯墊要起到體系內堅持干凈。


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