一、電快速瞬變脈衝(chōng)群特點
電快速瞬變脈衝群EFT是電氣和機電(diàn)設備中(zhōng)常見的一種瞬(shùn)態幹擾,是由繼電(diàn)器、接觸器、電動(dòng)機、變壓器(qì)等(děng)電感器件產生的,是時間很短(duǎn)但幅度(dù)很大的電磁幹擾,是一連串的脈衝,可以在電路輸入端產生(shēng)累計效應,使幹擾電平的幅(fú)度最終超過電路的噪聲門限,對電路形成幹(gàn)擾。
電快速瞬(shùn)變(biàn)脈衝群由大量脈衝組成,具有如下特點:
1) 幅值在100V至數千伏;
2) 脈衝頻率在(zài)1kHz至1MHz;
3) 單個脈衝的上(shàng)升沿在納秒級,脈衝(chōng)持續時(shí)間在幾十納秒至數毫秒;
4) EFT所形成的(de)騷(sāo)擾信號頻譜分補非常寬,數字(zì)電路對它比較敏(mǐn)感,易受到幹擾。
二、電快速(sù)瞬變(biàn)脈衝群常見抑製方法
1) 減小PCB接地線公共阻抗:增加PCB接地導線的麵積,減(jiǎn)小電感量成分;
2) 加接EFT電感瞬態幹擾(rǎo)抑製網絡:在電感元件上並接壓敏電阻、阻容電路、二極管、TVS管、背靠連(lián)接的穩壓二極管等;
3) 電源或信號幹擾源輸入口,使用濾波器或吸收器等濾波元器件,選(xuǎn)用磁珠的內徑越小、外(wài)徑越大、長度越長越好;
4) 電子元器件選擇時,選用性能可靠的關(guān)鍵器件;最好做過芯片級的電磁兼容仿真試驗,質量可靠(kào)的元器件選用可提升對電快速瞬變(biàn)脈衝信號的抑製能力;
4) PCB布局(jú)時,將幹擾源遠離(lí)敏感電路;
5) PCB布線時注意線纜的隔離,強弱(ruò)電的布線隔離、信號線與功率線的隔離,各類走線要盡量(liàng)短,
6) 正確使(shǐ)用(yòng)接地技術,減(jiǎn)小環路麵積;
7) 安(ān)裝瞬態(tài)幹擾吸收器;
8) 軟件設計時,考慮避免幹擾對係統的影響,軟件(jiàn)上應正確檢測和處理告警信息,及時(shí)恢(huī)複產品的狀態;
9) I/O信號進出由*隔離的變壓器或光(guāng)耦連接(jiē),更好的實現隔離;
10) 使用高阻抗(kàng)的共模或差模電感(gǎn)濾波器
11) 使用鐵氧體磁環;
12) 在PCB層(céng)電源輸入位置要做好濾波,通常采用的是(shì)大小電容組合,根據(jù)實際情況可以酌情(qíng)再添加一級磁珠(zhū)來濾除高頻信號;13) 組裝生產環節中應嚴把質量關,做好生產工藝流程(chéng)控製,盡量保(bǎo)證產品質量的一致性,減少因個別產(chǎn)品質量問題帶來的測(cè)試不合格現象;
1、電源(yuán)電(diàn)路抗幹擾設計
1) 變壓器及(jí)穩壓(yā)模塊應就近安裝在交流電源進入係統的地方;
2) 強電(diàn)輸(shū)送線絕不能在係統內亂布;
3) 電源供電線應盡量(liàng)短,板間連接(jiē)線(xiàn)使用雙絞線;
4) 交流輸(shū)入、功(gōng)率繼電器(qì)、電源濾波器、電源變壓器等幹擾源電路應與係統穩壓後的(de)5V、3.3V等布線嚴格分開並(bìng)進行有效隔離;
5) 穩壓電源輸出並接(jiē)電解電容及0.01uF左右陶瓷電容和二極管;
2、PCB布局抗幹擾設計
1) 主控部分和外(wài)圍設備按各自體係要有明顯界(jiè)限,不(bú)能混裝,即使係統隻有一塊印(yìn)製板(bǎn),也要分模塊(kuài)設計,模塊間做好隔離;
2) 大功率低速電路、模擬電路(lù)和數字電路應分開布局,大功率器件應與小信號電路分開,如功率繼電器要與(yǔ)主控模塊及弱點驅動模塊隔離,使相(xiàng)互間的信號(hào)耦合最小;
3) 各部件之間引線要盡量短,噪聲敏(mǐn)感器件盡量縮(suō)短連接的信號線;
4) 發熱量大的器件如電源(yuán)芯片、單片機、RAM等(děng)應盡量安(ān)排在不影響敏感電路的地方及通風冷卻較好的地方,電路板豎直放置時(shí),發熱量(liàng)大的(de)器件應放置在最上邊。
5) 晶振(zhèn)與CPU時鍾輸入端,要相互靠近;
6) 易產生噪聲的器件(jiàn)、小(xiǎo)電流電路、大電流(liú)電路等應盡量遠離邏輯電路,如果(guǒ)有可能(néng),應分開做印製電路板;
7) 盡可能縮(suō)短高(gāo)頻元器件之間的連線,設法減少它們的分(fèn)布參數和相互間的電磁幹擾;易受(shòu)幹(gàn)擾的(de)元(yuán)器件不能相互靠得(dé)太近,輸(shū)入和輸出元器件應盡量遠離;
8) 按功能模塊對電路板進行(háng)分區,把有幹擾的電源、接地層(céng)和其(qí)它功能區與無幹擾的或靜態的區域分開;每個功能模塊(kuài)分(fèn)區元器件放置應相(xiàng)互靠(kào)近,布線長度最短;
9) DC/DC模塊、開(kāi)關元(yuán)器件和整流器應盡(jìn)可能靠(kào)近(jìn)變壓器放置;
10) 電磁幹擾濾波器要盡可能(néng)靠近電磁幹擾源,並放(fàng)在同一塊電路板上;
11) 調(diào)壓元器件和濾波電容器(qì)應盡(jìn)可(kě)能靠近整流(liú)二極管放置;
12) 印製電路板按頻率和電流開關特性分區(qū),噪聲元(yuán)器件和非噪聲元器件距離盡量遠;
13) 對噪聲敏感的布線不要與大電流和高(gāo)速(sù)開關線平行;
14) 連接(jiē)器、接插件應(yīng)布置在電路板一(yī)側,盡量避免從兩側(cè)引出(chū)電纜,減少共模(mó)輻射;
3、PCB布線抗幹擾設計
1) 電路板的層數根據係統電源網絡、強弱信號網絡等因素來確定(dìng);在電路板層數允許的情況下,可設置獨立(lì)的電源層和(hé)地層;
2) 數字電路和模(mó)擬電(diàn)路要分開接地;數字電路的地可構成閉環以提高抗幹擾性能,地平麵一般做接地處理,並(bìng)作為基本電平參考點(diǎn),地平麵屏蔽效果優於電源平麵。
3) 元(yuán)器件布局(jú)後,先(xiān)布地線(xiàn)、電源線、然後布高速信號線;數字電路地線采用網格結構
4) 電源線應盡量靠(kào)近地線,減小差(chà)模輻(fú)射(shè)的環(huán)路麵積,有利(lì)於減小電(diàn)路間幹擾;
5) 時鍾線與信(xìn)號(hào)線之間用地(dì)線隔離,關鍵信(xìn)號線之間用地線隔(gé)離,減小環路麵積,可有效地抑製相鄰新號線路之間的耦合;
6) 避免印製電(diàn)路板導線的不連(lián)續性,布(bù)線寬度不要突變,防止導線阻抗突(tū)變引發(fā)信號(hào)反射和駐波,布線不要突然拐角(jiǎo),避免直(zhí)角和銳角布線;
7) 電源線和地線要盡量寬、短、直,以減小阻抗;
8) 時(shí)鍾信號發生器電路應盡量靠近使(shǐ)用時(shí)鍾的器件,時鍾線要盡量短,晶振外殼要接地,石英(yīng)晶體及對噪聲敏感器件下麵不要走線,用地線把時鍾區圈起來;
9) 電源(yuán)線和地線(xiàn)加接去(qù)耦電容,盡量加寬電源導線(xiàn)寬度,采用大麵積接地;電源輸入端跨接100uF左右的電(diàn)解電容,每個IC處(chù)布置一個0.01uF的瓷片電(diàn)容。去耦電容值的選區可按(àn)C=1/f計算,及10MHz取0.1uF,單片機係統一般取0.01uF—0.1uF;
10) 印(yìn)製板中的接觸器、繼電器、按(àn)鈕等元器件,操作時易產生火(huǒ)花(huā)放電,采用RC回路來吸收放電電(diàn)流,一般R取值1—2K,C取(qǔ)值2.2—4.7uF;
11) 單片機等芯片CMOS電路輸(shū)入阻抗很高,且易受靜電感應,對不用的端口通過電(diàn)阻接地或接正電源;
12) 高速信號布線的過孔孔徑盡量小,高速並行線每根信號線的過孔數盡量保持相同;
13) 避免有過(guò)長的平行信號線,頂層和底層的布線相互垂直;
14) 數字地(dì)與(yǔ)模擬地要*分開,單點(diǎn)共地;
15) 光耦隔離處(chù)把原、副*隔(gé)離開(kāi);
16) 變壓器、開關電源,高頻器件下麵盡量不要(yào)走線
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