I dag er klokkefrekvensen til elektroniske systemer flere hundre megahertz, de ledende og etterfølgende kantene på pulsene som brukes er i under-nanosekundområdet, og høykvalitets videokretser brukes også til under-nanosekund pikselhastigheter. Disse høyere behandlingshastighetene representerer konstante utfordringer innen ingeniørfag. Så hvordan du kan forhindre og løse problemet med kontaktelektromagnetisk interferens er verdig vår oppmerksomhet.
Oscillasjonshastigheten på kretsen blir raskere (stigning / falltid), spenning / strømamplitude blir større, og problemet blir mer. Derfor er det vanskeligere å løse elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) i dag enn før.
Før kretsens to noder representerer den raskt skiftende pulsstrømmen den såkalte differensialmodusstøykilden. Det elektromagnetiske feltet rundt kretsen kan koble seg til andre komponenter og invadere tilkoblingsdelen. Induktivt eller kapasitivt koblet støy er vanlig modusinterferens. Radiofrekvensens interferensstrømmer er de samme som hverandre, og systemet kan modelleres som: sammensatt av en støykilde, en "offerkrets" eller "mottaker" og en løkke (vanligvis en bakplan). Flere faktorer brukes til å beskrive størrelsen på interferensen: intensiteten til støykilden, størrelsen på området rundt interferensstrømmen og endringshastigheten.
Således, selv om det er mulighet for uønsket forstyrrelse i kretsen, er støyen nesten alltid medmodell. Når en kabel er koblet mellom inngangs-/utgangskontakten (I/O) og chassiset eller bakkeplanet, kan noen få milliampere RF-strøm være tilstrekkelig til å overskride det tillatte utslippsnivået når det oppstår en RF-spenning.
Kobling og forplantning av støy
Støy i vanlig modus er forårsaket av urimelig design. Noen typiske årsaker er at lengden på individuelle ledninger i forskjellige par er forskjellige, eller avstandene til kraftplanet eller chassiset er forskjellige. En annen grunn er feilene til komponenter, for eksempel magnetiske induksjonsspoler og transformatorer, kondensatorer og aktive enheter (for eksempel anvendelse av spesielle integrerte kretser (ASIC)).
Magnetiske komponenter, spesielt den såkalte "jernkjerne choke" -typen energilagringsinduktorer, brukes i kraftomformere og genererer alltid elektromagnetiske felt. Luftgapet i magnetkretsen tilsvarer en stor motstand i en seriekrets, hvor mer strøm forbrukes. Som et resultat blir jernkjerne chokespolen såret på ferrittstangen for å generere et sterkt elektromagnetisk felt rundt stangen, og den sterkeste feltstyrken er nær elektroden. I en koblingsstrømforsyning ved hjelp av en retrace-struktur må det være et gap på transformatoren med et sterkt magnetfelt i mellom. Det mest egnede elementet for å opprettholde magnetfeltet er spiralrøret, slik at det elektromagnetiske feltet fordeles langs lengden av rørkjernen. Dette er en av grunnene til at spiralstrukturen foretrekkes for magnetiske elementer som opererer ved høye frekvenser.
Upassende frakoblingskretser blir også ofte kilder til forstyrrelser. Hvis kretsen krever en stor pulsstrøm, og behovet for liten kapasitans eller svært høy intern motstand ikke kan garanteres under delvis frakobling, vil spenningen generert av strømkretsen falle. Dette tilsvarer krusning, eller tilsvarende raske spenningsendringer mellom terminaler. På grunn av pakkens bortkomne kapasitans kan interferens koble seg til andre kretser, noe som forårsaker vanlige modusproblemer.
Når den vanlige modusstrømmen forurenser I/U-grensesnittkretsen, må problemet løses før du går gjennom kontakten. Ulike applikasjoner foreslås å bruke forskjellige metoder for å løse dette problemet. I videokretsen signaliserer I/U at det er ensidig og deler samme vanlige sløyfe. For å løse det, bruk et lite LC-filter for å filtrere ut støyen. I et grensesnittnettverk med lav frekvensserie er noe løs kapasitans tilstrekkelig til å shunt støy til bunnkortet. Differensialdrevne grensesnitt, for eksempel Ethernet, er vanligvis koblet til I/U-området gjennom en transformator, og koblingen leveres av senterkranene på en eller begge sider av transformatoren. Disse senterkranene er koblet til bunnplaten via en høyspenningskondensator for å shunt common mode støy til bunnplaten slik at signalet ikke forvrenger.
Vanlig modusstøy i I/U-området
Det finnes ingen universell løsning for å løse alle typer I/U-grensesnittproblemer. Hovedmålet med designere er å designe kretsen godt, og de overser ofte noen detaljer som anses som enkle. Noen grunnleggende regler kan minimere støy før den når kontakten:
1) Sett frakoblingskondensatoren nær lasten.
2) Sløyfestørrelsen på den raskt skiftende pulsstrømmen på for- og bakkantene skal være den minste.
3) Hold høystrømsenheter (dvs. drivere og ASIC)-er borte fra I/U-portene.
4) Mål signalets integritet for å sikre minimum overshoot og undershoot, spesielt for kritiske signaler med store strømmer (for eksempel klokker og busser).
5) Bruk lokal filtrering, for eksempel RF-ferritt, for å absorbere RF-interferens.
6) Gi en lavimpedans runde tilkobling til baseboardet eller en referanse i I / O-området på baseboardet. RF-støy og kontakter
Selv om ingeniører tar mange av forholdsreglene som er nevnt ovenfor for å redusere RF-støyen i I/U-området, er det ingen garanti for at disse forholdsreglene vil lykkes nok til å oppfylle utslippskravene. Noe støy utføres interferens, det vil forventes at common mode strøm strømmer på det interne kretskortet. Kilden til denne forstyrrelsen er mellom bakplanet og kretsen. Derfor må denne RF-strømmen strømme gjennom banen med lavest impedans (mellom bunnplaten og signalbærende linje). Hvis kontakten ikke har tilstrekkelig lav impedans (ved overlappingen med bunnplaten), strømmer RF-strømmen gjennom den bortkomne kapasitansen. Når denne RF-strømmen strømmer gjennom kabelen, vil utslipp uunngåelig forekomme.
En annen mekanisme for å injisere common-mode strøm i I / O-området er koblingen av sterke interferenskilder i nærheten. Selv noen "skjermede" kontakter er ubrukelige, fordi interferenskilden er nær kontakten, for eksempel et PC-miljø. Hvis det er et mellomrom mellom kontakten og bakplanet, kan RF-spenningen som genereres her, forringe EMC-ytelsen.
Det finnes metoder for å skjerme kontakter, legge til fingersiv eller pakninger. Overlappingen av koblingen er å fylle gapet mellom kontakten og huset. Denne metoden krever en liner. Metallpakninger er bedre så lenge de håndteres riktig, det vil si så lenge overflaten ikke er forurenset, så lenge hendene ikke berører eller skader pakningen, og så lenge det er nok trykk til å opprettholde god kontakt med lavimpedans.
En annen metode er å installere kontakten på kontakten eller installere kontakten på huset. På dette tidspunktet er den maksimale kontaktflaten litt mindre, og størrelsen og elastisiteten til tappene bør kontrolleres strengt. Når du installerer en skjermet kontakt, gjør du en åpning på huset og fjerner oljen på siden av åpningen. Gjør det forsiktig. Hvis toleransen ikke passer, vil koblingen synke for dypt i huset og overlappingen avbrytes. Alle EMC-ingeniører vet at i et "utmerket" system må dette problemet oppfylle lanseringskravene og sjekkes i tide på produksjonslinjen. Ulåste eller bøyde pakninger, installert på oljen i kritiske områder, vil mislykkes.
EMI-koblingen ble valgt av følgende årsaker:
1) Den ledende skummet plast er ekstremt myk og kan plasseres på hele omkretsen av kontakten. Dette eliminerer problemer knyttet til det andre huset og pakningen.
2) Maskiningeniøren kan installere kontakten innenfor det akseptable toleranseområdet til systemkabinettet.
3) Kontakten og chassiset er koblet til med lav impedans for å sikre god kontakt. Innerstøvelen på innsiden av skapveggen kan være laget av mykere materialer når det er nødvendig å males og har et maskekrav.
4) For design som krever tvungen kjøling, bør pakningen helst ha en annen funksjon: sømmen mellom kontakten og husets vegg bør forsegles for å redusere luftlekkasje. I støvete omgivelser skal pakningen bidra til å holde systemet rent.
