接口電路對EMC的影響

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前文講了《電纜布線的常規(guī)要求》，本文主要歸納總結(jié)接口電路的一些基本規(guī)則。


Part 1



概述:
眾所周知，接口電路是解決電纜輻射問題的重要手段之一。
產(chǎn)生emc的原因通常是因為電纜上有共模高頻電流流過。
如何減小電纜上共模高頻電流呢？



我們可以通過設(shè)計電纜端口的接口電路或在電纜的端口處使用低通濾波器或其它抑制電路, 濾除電纜上的高頻共模電流, 如下圖所示：



可見, 濾波電路對EMI 的重要性,這也是提高產(chǎn)品抗擾度的常規(guī)手段。
接口電路與電纜在電路上直接相連, 接口電路是否進行了有效的EMC 設(shè)計, 直接關(guān)系到整機系統(tǒng)是否能通過EMC 測試?
接口電路的EMC 設(shè)計包括接口電路的濾波電路設(shè)計和接口電路的保護設(shè)計?
接口電路濾波設(shè)計的目的是減小系統(tǒng)通過接口及電纜對外產(chǎn)生的輻射, 抑制外界輻射和傳導(dǎo)噪聲對整機系統(tǒng)的干擾。如下圖所示：



接口保護電路設(shè)計的目的是使電路可以承受一定的過電壓?過電流沖擊（如上圖所示）?



Part 2

   


接口濾波電路和防護電路設(shè)計的基本設(shè)計原則：
濾波和防護電路對接口信號質(zhì)量的影響滿足要求，因為有的信號速率比較高，濾波電容或者ESD防護器件選擇的時候就要選擇結(jié)電容較小的?
如USB、HDMI等的防靜電二極管的結(jié)電容都是只有幾個pF或者更低。如下為USB專用TVS管參數(shù)：




濾波和防護電路應(yīng)根據(jù)實際需要設(shè)計, 不能簡單復(fù)制，濾波電路要考慮截止頻率，防護電路要考慮電壓電流?
需要同時進行濾波電路和防護電路時, 應(yīng)保證先防護后濾波的原則，如電源接口，先放防靜電二極管，再放濾波電容?




接口芯片, 包括相應(yīng)的濾波?防護?隔離器件等, 應(yīng)盡可能沿信號流方向成直線放置在接口連接器處?
接口信號的濾波?防護?隔離器件等盡可能靠近接口連接器處, 相應(yīng)的信號連接線必須盡可能短(符合工藝要求條件下的最短距離)?
接口變壓器要就近放置在連接器附近, 通常在對應(yīng)的接口連接器3cm 以內(nèi)?
模擬信號接口和數(shù)字信號接口?低速邏輯信號接口和高速邏輯信號接口等(以敏感和干擾發(fā)射程度來區(qū)分), 它們之間要間隔一定距離放置?當(dāng)連接器之間存在相互干擾的可能時, 必須采取隔離?屏蔽等措施?
同一接口連接器里存在不同類型的信號時, 必須用地針隔離這些信號, 特別是對于一些比較敏感的信號?如下所示：




接口信號線布線的線寬應(yīng)始終一致?對于高速信號線, 如果走線有需要彎曲的地方, 則應(yīng)采用圓弧平滑彎曲布線?因為彎曲的地方線寬會發(fā)生變化，這樣會導(dǎo)致阻抗不連續(xù)，破壞了信號的完整性，也會容易產(chǎn)生輻射問題。如下所示：




禁止在差分線和信號回線之間走其他信號線, 差分線對應(yīng)的部分應(yīng)平行?就近?同層布線, 且布線的長度應(yīng)盡可能一致?
當(dāng)接口信號線較長時(從驅(qū)動?接收器到接口連接器超過2.5cm ), 應(yīng)按傳輸線布線方法, 使布線滿足規(guī)定的特性阻抗?
所有的信號布線都不能跨平面布線, 除非已經(jīng)過隔離濾波器?
接口信號線和接口芯片, 必須遵守供應(yīng)廠商或標(biāo)準(zhǔn)的要求進行阻抗匹配?濾波?隔離?防護等?
所有信號都要進行濾波處理, 只要有一根信號線上有頻率較高的共模電流, 它就會耦合到同一個連接器上的其他導(dǎo)線上, 造成輻射?


學(xué)而時習(xí)之，不亦說乎，與家人們共勉！

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該文章主要觀點來自于鄭軍奇老師的作品《EMC電磁兼容設(shè)計與測試案例分析》，歡迎購買老師的書籍進行反復(fù)拜讀。