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电磁干扰

如何消除单片机系统电磁干扰

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随着单片机系统越来越广泛地应用于消费类电子、医疗、工业自动化、智能化仪器仪表、航空航天等各领域,单片机系统面临着电磁干扰(EMI)日益严重的威胁。电磁兼容性(EMC)包含系统的发射和敏感度两方面的问题。

如果一个单片机系统符合下面三个条件,则该系统是电磁兼容的:
① 对其它系统不产生干扰;
② 对其它系统的发射不敏感;
③ 对系统本身不产生干扰。

假若干扰不能完全消除,但也要使干扰减少到最小。干扰的产生不是直接的(通过导体、公共阻抗耦合等),就是间接的(通过串扰或辐射耦合)。电磁干扰的产生是通过导体和通过辐射,很多电磁发射源,如光照、继电器、DC电机和日光灯都可引起干扰;AC电源线、互连电缆、金属电缆和子系统的内部电路也都可能产生辐射或接收到不希望的信号。在高速单片机系统中,时钟电路通常是宽带噪声的最大产生源,这些电路可产生高达300 MHz的谐波失真,在系统中应该把它们去掉。另外,在单片机系统中,最容易受影响的是复位线、中断线和控制线。

<strong>1、干扰的耦合方式</strong>

<font color="blue">(1)传导性EMI</font>

4个设计绝招教你减少PCB板电磁干扰

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电子设备的电子信号和处理器的频率不断提升,电子系统已是一个包含多种元器件和许多分系统的复杂设备。高密和高速会令系统的辐射加重,而低压和高灵敏度 会使系统的抗扰度降低。

因此,电磁干扰(EMI)实在是威胁着电子设备的安全性、可靠性和稳定性。我们在设计电子产品时,PCB板的设计对解决EMI问题至关重要。

本文主要讲解PCB设计时要注意的地方,从而减低PCB板中的电磁干扰问题。

<strong>电磁干扰(EMI)的定义</strong>

电磁干扰(EMI,Electro MagneTIc Interference),可分为辐射和传导干扰。辐射干扰就是干扰源以空间作为媒体把其信号干扰到另一电网络。而传导干扰就是以导电介质作为媒体把一 个电网络上的信号干扰到另一电网络。在高速系统设计中,集成电路引脚、高频信号线和各类接插头都是PCB板设计中常见的辐射干扰源,它们散发的电磁波就是 电磁干扰(EMI),自身和其他系统都会因此影响正常工作。

<strong>针对电磁干扰(EMI)的PCB板设计技巧</strong>

现今PCB板设计技巧中有不少解决EMI问题的方案,例如:EMI抑制涂层、合适的EMI抑制零件和EMI仿真设计等。现在简单讲解一下这些技巧。

几种有效的开关电源电磁干扰抑制措施

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目前,许多大学及科研单位都进行了开关电源EMI(Electromagnetic Interference)的研究,他们中有些从EMI产生的机理出发,有些从EMI 产生的影响出发,都提出了许多实用有价值的方案。这里分析与比较了几种有效的方案,并为开关电源EMI 的抑制措施提出新的参考建议。

<strong>开关电源电磁干扰的产生机理</strong>

开关电源产生的干扰,按噪声干扰源种类来分,可分为尖峰干扰和谐波干扰两种,若按耦合通路来分,可分为传导干扰和辐射干扰两种。现在按噪声干扰源来分别说明:

1、二极管的反向恢复时间引起的干扰

高频整流回路中的整流二极管正向导通时有较大的正向电流流过,在其受反偏电压而转向截止时,由于PN结中有较多的载流子积累,因而在载流子消失之前的一段时间里,电流会反向流动,致使载流子消失的反向恢复电流急剧减少而发生很大的电流变化(di/dt)。

2、开关管工作时产生的谐波干扰

功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流。例如正激型、推挽型和桥式变换器的输入电流波形在阻性负载时近似为矩形波,其中含有丰富的高次谐波分量。当采用零电流、零电压开关时,这种谐波干扰将会很小。另外,功率开关管在截止期间,高频变压器绕组漏感引起的电流突变,也会产生尖峰干扰。

不再头疼EMI问题,有效降低传导辐射干扰技巧集锦

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一直以来,设计中的电磁干扰(EMI)问题十分令人头疼,尤其是在汽车领域。为了尽可能的减小电磁干扰,设计人员通常会在设计原理图和绘制布局时,通过降低高di / dt的环路面积以及开关转换速率来减小噪声源。

但是,有时无论布局和原理图的设计多么谨慎,仍然无法将传导EMI降低到所需的水平。这是因为噪声不仅取决于电路寄生参数,还与电流强度有关。另外,开关打开和关闭的动作会产生不连续的电流,这些不连续电流会在输入电容上产生电压纹波,从而增加EMI。

因此,有必要采用一些其他方法来提高传导EMI的性能。本文主要讨论的是引入输入滤波器来滤除噪声,或增加屏蔽罩来锁住噪声。

一文看懂电磁兼容EMC和电磁干扰EMI

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低功耗、高速度、高集成度的LSI电路是成众多电子产品的首要考虑,这也就导致装置比以往任何时候更容易受到电磁干扰的威胁。此外,大功率家电及办公自动化设备的增多,以及移动通信、无线网络的广泛应用等,又大大增加了电磁骚扰源。这些变化迫使人们把电磁兼容作为重要的技术问题加以关注。

<font size="3"><strong>电磁兼容</strong></font>

采用一定的技术手段,使同一电磁环境中的各种电子、电气设备都能正常工作,并且不干扰其他设备的正常工作,这就是电磁兼容(ElectromagneticCompatibility,缩写为EMC)。

在国家标准GB/T4365-1995中对电磁兼容严格的定义是:设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。

三方面入手“甩掉”单片机设计的电磁干扰

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<strong>一、影响EMC的因数</strong>

<strong>1、频率</strong>

高频产生更多的发射,周期性信号产生更多的发射。在高频单片机系统中,当器件开关时产生电流尖峰信号;在模拟系统中,当负载电流变化时产生电流尖峰信号。

<strong>2、电压</strong>

电源电压越高,意味着电压振幅越大,发射就更多,而低电源电压影响敏感度。

<strong>3.接地</strong>

在所有EMC题目中,主要题目是不适当的接地引起的。有三种信号接地方法:单点、多点和混合。在频率低于1MHz时,可采用单点接地方法,但不适宜高频;在高频应用中,最好采用多点接地。混合接地是低频用单点接地,而高频用多点接地的方法。地线布局是关键,高频数字电路和低电平模拟电路的接地电路尽不能混合。

<strong>4、电源往耦</strong>