電磁干擾是我們生活的一部分。許多人認為電子產品的普及是一件好事,因為它們提高了我們的舒適度、安全性和健康度。這些產品還帶來了潛在的電子有害 EMI 信號。EMI 信號可以來自各種來源,包括我們周圍常見的電子設備,以及車輛和重型設備。在汽車設計中,其中一些 EMI 發(fā)生器與車輛的敏感電子電路位于同一個機柜中。這種接近會影響音響設備、自動門控制和其他設備。
每一種電子設備,包括手機,都會產生好的和壞的特性。如今,手機為幾乎在任何地方與朋友、家人和商業(yè)伙伴交談提供了便利。然而,它們也有可能產生 EMI 信號——而這些信號只是問題的一部分。這些設備的發(fā)展超越了基本的電話服務,包括智能手機功能。
有意和無意的 EMI 輻射器的擴散會對您的電路造成嚴重破壞。來自這些輻射器的信號不會污染您的電路,但您可能希望讓您的低噪聲系統(tǒng)免受傷害。想象一下醫(yī)生使用 ECG(心電圖)診斷工具仔細檢查您的心臟。這種高精度測量也是低頻的,因此電子設備不會超過 1 MHz。但是,如果您連接到 EMI 設計不佳的 ECG 工具,并且您的醫(yī)生在測試期間接聽了他的手機,您可能需要擔心。
輻射功率密度單位也可以描述窄帶事件。EMI 窄帶輻射功率密度的度量單位是瓦特每平方米。通信工程師使用 EMI 信號的功率密度表示來解決窄帶 EMI 問題。您可以將輻射功率密度單位轉換為以毫瓦為參考的分貝,其中 dBm=10 log(W)。
您可以使用示波器觀察時域中的 EMI 信號,并使用頻譜分析儀來評估頻域中的 EMI 信號。但是,通過 FCC 和歐洲 CISPR 認證的公司必須在其產品投放市場之前執(zhí)行所有輻射 EMI 測量。此要求可確保根據 FCC 或 CISPR 規(guī)定,測試結果準確無誤。測試方法包括環(huán)境條件,以及校準的 EMI 測試設備和天線。FCC 和 CISPR 要求您的設備傳輸的輻射信號符合指定值。FCC 和 CISPR 相關文件包括 EN 55011、EN 55013、EN 55014、EN 55015、EN55022 和 EN 50081-1.2。
輻射電磁干擾噪聲可能源自無意的源和無意的天線。傳導 EMI 噪聲也可能源自輻射 EMI 噪聲源或電路板組件。一旦您的電路板接收到傳導噪聲,它就會駐留在應用電路的 PCB 走線中。常見的輻射 EMI 噪聲源包括前面文章討論的元素以及板載 SMPS(開關模式電源)、連接線以及開關或時鐘網絡。
傳導 EMI 噪聲是開關電路正常工作與寄生電容和電感相結合的結果。說明了可以耦合到 PCB 跡線中的 EMI 噪聲源的來源。Vemi1 起源于交換網絡,例如時鐘信號或數字信號跡線。這些噪聲源的耦合模式是通過走線之間的寄生電容。這些信號將電流尖峰傳輸到相鄰的 PCB 走線。
Vemi2 再次源自開關網絡或 PCB 上的天線。這些噪聲源的耦合模式是通過走線之間的寄生電感。該信號將電壓干擾傳輸到相鄰的 PCB 走線。
第三個 EMI 噪聲源是電纜中相鄰電線的結果。沿著這些電線傳輸的信號會產生串擾效應。
SMPS 生成 Vemi4。來自 SMPS 的噪聲在電源走線上出現并顯示為 Vemi4 信號。在正常運行期間,SMPS 電路會產生傳導 EMI 機會。這些電源中的開關會產生大的不連續(xù)電流。這些不連續(xù)性存在于降壓轉換器的輸入、升壓轉換器的輸出以及反激式和降壓-升壓拓撲的輸入和輸出端口。來自開關動作的不連續(xù)電流會產生電壓紋波,該紋波通過 PCB 走線傳播到系統(tǒng)的其他部分。來自 SMPS 的輸入電壓紋波、輸出電壓紋波或兩者都會影響負載電路的運行。
傳導發(fā)射要么是差模干擾,要么是共模干擾。差模干擾信號出現在電路的輸入端之間,例如信號和接地端。電流以相同相位流過兩個輸入。但是,一個電流輸入的方向與另一個電流輸入的方向相同或相反。這兩個輸入端的負載會產生隨電流大小變化的電壓。線路 1 和差分參考之間的這種電壓變化會在系統(tǒng)中產生噪聲或通信錯誤。
當您在電路中添加接地回路或不需要的電流路徑時,就會發(fā)生共模干擾。如果存在干擾源,則共模電流和共模電壓會在兩條線路上產生,而接地回路則充當共模參考。差模和共模干擾都需要濾波器來對抗 EMI 的不利影響。