接口電路對(duì)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?dú)w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?yàn)殡娎|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(jì)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(duì)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(jìn)行了有效的EMC 設(shè)計(jì), 直接關(guān)系到整機(jī)系統(tǒng)是否能通過EMC 測(cè)試?
接口電路的EMC 設(shè)計(jì)包括接口電路的濾波電路設(shè)計(jì)和接口電路的保護(hù)設(shè)計(jì)?
接口電路濾波設(shè)計(jì)的目的是減小系統(tǒng)通過接口及電纜對(duì)外產(chǎn)生的輻射, 抑制外界輻射和傳導(dǎo)噪聲對(duì)整機(jī)系統(tǒng)的干擾。如下圖所示：



接口保護(hù)電路設(shè)計(jì)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(hù)電路設(shè)計(jì)的基本設(shè)計(jì)原則：
濾波和防護(hù)電路對(duì)接口信號(hào)質(zhì)量的影響滿足要求，因?yàn)橛械男盘?hào)速率比較高，濾波電容或者ESD防護(hù)器件選擇的時(shí)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(gè)pF或者更低。如下為USB專用TVS管參數(shù)：




濾波和防護(hù)電路應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì), 不能簡(jiǎn)單復(fù)制，濾波電路要考慮截止頻率，防護(hù)電路要考慮電壓電流?
需要同時(shí)進(jìn)行濾波電路和防護(hù)電路時(shí), 應(yīng)保證先防護(hù)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(hù)?隔離器件等, 應(yīng)盡可能沿信號(hào)流方向成直線放置在接口連接器處?
接口信號(hào)的濾波?防護(hù)?隔離器件等盡可能靠近接口連接器處, 相應(yīng)的信號(hào)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(duì)應(yīng)的接口連接器3cm 以內(nèi)?
模擬信號(hào)接口和數(shù)字信號(hào)接口?低速邏輯信號(hào)接口和高速邏輯信號(hào)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(shí), 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(hào)時(shí), 必須用地針隔離這些信號(hào), 特別是對(duì)于一些比較敏感的信號(hào)?如下所示：




接口信號(hào)線布線的線寬應(yīng)始終一致?對(duì)于高速信號(hào)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?yàn)閺澢�的地方線寬會(huì)發(fā)生變化，這樣會(huì)導(dǎo)致阻抗不連續(xù)，破壞了信號(hào)的完整性，也會(huì)容易產(chǎn)生輻射問題。如下所示：




禁止在差分線和信號(hào)回線之間走其他信號(hào)線, 差分線對(duì)應(yīng)的部分應(yīng)平行?就近?同層布線, 且布線的長(zhǎng)度應(yīng)盡可能一致?
當(dāng)接口信號(hào)線較長(zhǎng)時(shí)(從驅(qū)動(dòng)?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(hào)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(hào)線和接口芯片, 必須遵守供應(yīng)廠商或標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行阻抗匹配?濾波?隔離?防護(hù)等?
所有信號(hào)都要進(jìn)行濾波處理, 只要有一根信號(hào)線上有頻率較高的共模電流, 它就會(huì)耦合到同一個(gè)連接器上的其他導(dǎo)線上, 造成輻射?


學(xué)而時(shí)習(xí)之，不亦說乎，與家人們共勉！

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該文章主要觀點(diǎn)來自于鄭軍奇老師的作品《EMC電磁兼容設(shè)計(jì)與測(cè)試案例分析》，歡迎購(gòu)買老師的書籍進(jìn)行反復(fù)拜讀。