這段時間有朋友們在咨詢我eft(電快速脈沖群)在產(chǎn)品中的設(shè)計問題;想提高eft的抗干擾能力;比如-下圖所示紅圈里面是產(chǎn)品的心電圖的r波丟掉了四個正常波形,這樣會被判eft不通過;系統(tǒng)有開關(guān)電源設(shè)計!
對于 emc設(shè)計中ems的設(shè)計中其實pcb的設(shè)計是很關(guān)鍵的;
對于有開關(guān)電源系統(tǒng)的eft問題我通過如下的圖示進行分析:eft是共模的噪聲干擾!
共模干擾(ems)其尖峰噪聲電壓對設(shè)備不會直接產(chǎn)生威脅;共模干擾不直接影響設(shè)備,而是通過轉(zhuǎn)化為差模電壓來影響設(shè)備的!由于系統(tǒng)要采用交流ac供電同時要求有下的體積和效率,開關(guān)電源的應(yīng)用必不可少!
注意:電子產(chǎn)品&設(shè)備就開關(guān)電源系統(tǒng)來說!如果撇開開關(guān)電源的輸入濾波器
1.開關(guān)電源線路本身對脈沖群干擾的抑制作用實在是很低的,究其原因,主要在于脈沖群干擾的本質(zhì)是高頻共模干擾。
2.開關(guān)電源線路中的濾波電容都是針對抑制低頻差模干擾而設(shè)置的,其中的電解電容對于開關(guān)電源本身的紋波抑制作用尚且不足,更不要說針對諧波成分達到60mhz以上的脈沖群干擾有抑制作用了,
3.在用示波器觀察開關(guān)電源輸入端和輸出端的脈沖群波形時,看不出有明顯的干擾衰減作用。
這樣看來,就抑制開關(guān)電源所受到的脈沖群干擾來說,產(chǎn)品&設(shè)備的開關(guān)電源系統(tǒng)的輸入濾波器是一個重要措施。
ems的問題注意要重點注意pcb設(shè)計的問題!
1.開關(guān)電源系統(tǒng)線路中的高頻變壓器設(shè)計的好壞,對于脈沖群干擾有一定的抑制作用;
2.開關(guān)電源系統(tǒng)初級回路與次級電路之間的跨接電容,能為從初級回路進入次級回路的共模干擾返回初級回路提供通路,因此對于脈沖群干擾也有一定的抑制作用;
3.開關(guān)電源系統(tǒng)輸出端共模濾波電路的設(shè)置,能對脈沖群干擾有一定抑制作用。
4.開關(guān)電源系統(tǒng)線路本身對脈沖群干擾沒有什么抑制作用,但是如果開關(guān)電源的線路布局不佳,則更能加劇脈沖群干擾對開關(guān)電源的入侵。
特別是脈沖群干擾的本質(zhì)是傳導(dǎo)與輻射干擾的復(fù)合,即使由于輸入濾波器的采用,抑制了其中的傳導(dǎo)干擾的成分,但存在在傳輸線路周圍的輻射干擾依然存在,依然可以透過開關(guān)電源的不良布局
(開關(guān)電源的初級或次級回路布局距離太長,就會形成了“大環(huán)天線”),
感應(yīng)脈沖群干擾中的輻射成分,進而影響整個設(shè)備的抗干擾性能。
對于整個物聯(lián)網(wǎng)電子產(chǎn)品及設(shè)備由于有高頻的數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)其pcb的設(shè)計多采用雙面板及多層板的設(shè)計我將pcb的設(shè)計再提供參考:
a.pcb-地走線(地平面的完整性)
b.pcb-地回路(回路面積最小化)
c.pcb-接地點的位置(干擾源入口要就近接地)
根據(jù)前面的eft快速設(shè)計法的結(jié)論:
eft設(shè)計對于有開關(guān)電源系統(tǒng)的脈沖群干擾來說,產(chǎn)品&設(shè)備的開關(guān)電源系統(tǒng)的輸入濾波器是一個重要措施。
上面的產(chǎn)品案例:通過加強輸入濾波器的方法,即用兩級共模串聯(lián),l、n和地線共繞解決了eft問題;當(dāng)然從成本上考慮的話,我們從pcb設(shè)計,濾波器的設(shè)計同時實施是可以得到最佳的性價比的設(shè)計的!
我提供分析設(shè)計理論進行參考:
電快速瞬變脈沖群(eft)會帶來系統(tǒng)電路ic中數(shù)字電路的敏感性問題;
電感負(fù)載開關(guān)系統(tǒng)斷開時,會在斷開點產(chǎn)生由大量脈沖組成的瞬態(tài)騷擾.
其頻譜分布非常寬,數(shù)字電路對其比較敏感,易受到騷擾.
電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗的目的是評估產(chǎn)品對來源于諸如繼電器,接觸器等電感性負(fù)載在開,斷時所產(chǎn)生的電快速瞬變脈沖群(eft)的抗擾度.
試驗時,eft發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖群,耦合到產(chǎn)品的電源線,信號線,和控制線上,并考核產(chǎn)品性能是否下降.
試驗時,一般不會損壞元器件,只是使eut出現(xiàn)”軟”故障,如程序混亂,數(shù)據(jù)丟失等產(chǎn)品性能下降.有的eut對單脈沖不敏感,但對脈沖群敏感.由于對ic輸入端電容充電,在脈沖間隔不能完全放電,導(dǎo)致電位逐漸積累,使ic發(fā)生誤動作.
如下圖產(chǎn)品進行系統(tǒng)等效我來分析一下eft問題;
圖中我們將eft信號發(fā)生器等效到產(chǎn)品電路中:
eft干擾特點:脈沖成群出現(xiàn),重復(fù)頻率高,上升時間短,單脈沖能量低!
通過相關(guān)數(shù)據(jù)的測試分析,認(rèn)為脈沖群干擾之所以會造成設(shè)備的誤動作,是因為脈沖群對線路中半導(dǎo)體器件結(jié)電容充電,當(dāng)結(jié)電容上的能量積累到一定程度,便會引起線路(乃至設(shè)備)的誤動作及故障!
eft-在產(chǎn)品&設(shè)備中的基本理論:
eft干擾成分:傳導(dǎo)干擾和輻射干擾,eft共模干擾電流為主導(dǎo)!
è脈沖群的單個脈沖波形的前沿tr達到5ns,脈寬達到50ns,這就注定了脈沖群干擾具有極其豐富的諧波成分!
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