電磁兼容中測產生的高頻效應如何解決

電磁兼容性問題通常發生在高頻狀態下，除個別問題（電壓下降和瞬時中斷等）外。因此，在電磁兼容性設計中必須有高頻思維，總之，是注意高頻條件下設備和電路的特點，在高頻和傳統頻率狀態下不同，如果仍按照普通工程思維進行判斷和分析，就會進入設計誤解。

一.電容

在中低頻或直流情況下，電容器是一個儲能組件，只表現為一個電容器的特性，但在高頻情況下，它不僅是一個電容器，它具有理想的電容器特性、漏電流（R在高頻等效電路上）、      導線電感和ESR（等效串聯電阻），導致電壓脈沖波動，如圖所示：

從這張圖中分析，可以幫助我們的設計師得到很多有益的設計思路。

首先，按照常規思路，Z=1/(2πFC)，Z是電容的容抗，應該是頻率越高，容抗越小，濾波效果越好，也就是頻率越高，雜波越容易泄漏，但事實并非如此。由于引線電感的存在，一個電容器只有在其1/2πFC=2πFL等式成立時，才是整體阻抗最小的時候，濾波效果最好。如果頻率高低，濾波效果會下降。因此，我們可以分析為什么ICVC端會添加兩個電容器，一個電解電容器和一個陶瓷電容器，容值一般相差100倍以上，用于增加電容器的濾波帶寬。

解決方法：

用BDL濾波器代替多個普通的退耦電容器。

BDL是一種新一代電容器。在高頻狀態下，BDL的專利內部結構大大降低了高頻寄生效應。在高頻下，由于其內部結構的平衡，具有更好的濾波和去耦效果。

要了解BDL的平衡特性，首先要了解其物理結構，從圖中可以看出：

標準旁路電容由連接到A和B兩極的交替平行電極板組成。

BDL增加了兩個并聯參考電極G1.G2，平行印刷在A.B電極之間，形成法拉第屏蔽籠或同軸結構，以實現平衡和減少ESL。

這種專利結構給我們帶來的是BDL比普通電容器有更寬的濾波頻帶?，F在只需要一個BDL濾波器就可以解決原本需要多個普通電容器的濾波頻帶，與結構相似的穿心電容器相比，不受流量限制。

二.電感

電感和電容器是一個有點相反的裝置，一個是低阻力；一個是低阻力。如果暫時忽略電容器的分布，電感阻抗主要由兩部分組成：一部分是電阻成分（R），另一部分是感抗成分（FL），即：

Z=2πfl

電阻成分來自繞組電感線的電阻和磁芯的損耗。作為電磁干擾抑制的電感，我希望電阻成分越大越好。因為電阻可以將干擾能量轉化為熱量消耗，而感應阻力只是將干擾能量反射回信號源。

雖然電感阻抗在形式上隨著頻率的增加而增加，但在不同的頻率范圍內，性質完全不同。

低頻：磁芯磁導率高，電感電感大，電感電阻成分小，阻抗以感抗為主，是一種低損耗、高Q值特性的電感。

當頻率較高時：隨著頻率的增加，磁芯的磁導率降低，導致電感的電感成分的電感減少。然而，當磁芯損耗增加時，電阻成分增加，電阻成分主要是電阻成分。因此，當高頻信號通過鐵氧體時，電磁能量以熱的形式消散。

解決辦法：

磁芯材料是選擇的重點，無論是共模電感還是差模電感。磁芯材料的飽和特性是使用差模電感磁芯時最重要的。作為共模電感磁芯，往往更注重磁芯材料的磁導率。

一般有兩種材料用作差模電感磁芯：一種是鐵粉芯，另一種是鐵鎳鉬芯。鐵芯價格較低，但在400Hz電流條件下使用時可能會出現過熱問題。這兩種材料最大的優點是不易飽和。但磁導率較低。

鐵氧體材料主要用作共模電感磁芯，常用于錳鋅鐵氧體和鎳鋅鐵氧體。雖然錳鋅鐵氧體的直流磁導率較高，但隨著頻率的增加而迅速下降；此外，由于該磁體具有良好的導電性，繞組-磁芯之間會產生較大的分布電容，因此僅適用于低頻場合。鎳鋅鐵氧體的直流磁導率較低，但可以保持較高的頻率。此外，該磁體具有較大的電阻，適用于頻率較高的場合。

三、電纜和PCB布線。

PCB布線的高頻等效特性（如圖所示），無論高頻或低頻，布線電阻都是客觀存在的，但對于布線電感，只有在高頻時才能顯示。此外，還有一個分布式電容器，但當導線附近沒有導體時，這個分布式電容器是無用的，就像沒有男人，女人不能生孩子一樣，這需要兩個導體來發揮作用。因此，我們應該關注電纜或PCB布線引起的共模噪聲。

共模輻射是由電路中不希望的電壓降引起的。該電壓降使系統的某些部分處于高電位。當外部電纜與系統連接時，外部電纜在共模電壓的作用下被激勵，形成輻射電場的天線。

因此，在設備設計中應考慮外部電纜的濾波器和內部線束的布局。

解決方法：

1.降低共模電壓。

降低共模電壓的目的是降低共模電流。當共模電路阻抗一定時，降低共模電壓可以降低共模電流。

（1）電纜接口設置清潔：清潔無噪聲電壓，將電纜連接到接地線，可有效降低共模電壓。通常與金屬底盤連接，以進一步降低共模電壓。

（2）屏蔽內部電纜：當內部電纜較長時，更容易感應較高的共模電壓。此時，內部電纜可以屏蔽，屏蔽層需要與金屬底盤連接。

2.控制電纜長度。

在滿足使用要求的前提下，盡量使用短電纜。但電纜長度往往受設備之間連接距離的限制，不能隨意縮短。此外，當電纜長度不能降低到波長的1/2時，降低電纜長度的效果并不明顯。

電纜和電纜之間的間距不應太近，否則信號電纜之間的串擾會由于電線分布電容的存在而引起。當然，信號線最好更接近地線的耦合，這樣信號線上的波動干擾就可以很容易地排放到地線上。

3.增加共模電流環路阻抗。

(1)斷開電路板與機箱之間的連接(只有低頻段有效)；

(2)在電纜或接口端串聯共模扼流圈:共模扼流圈可以對共模電流形成較大的阻抗，對差模信號沒有影響，所以使用起來很簡單，不需要考慮信號失真，共模扼流圈不需要接地，可以直接添加到電纜上。

4.共模濾波。

解決電纜輻射的另一個有效方法是對電纜進行共模濾波。共模濾波的原理是利用低通濾波電纜上的高頻共模電流成分，這是電纜輻射問題的主要原因。

5.屏蔽電纜。

屏蔽層直接阻擋電纜中差模信號電路的差模輻射；為共模電流提供返回共模噪聲源的路徑，減少共模電流的回路面積。

用屏蔽電纜控制共模輻射的關鍵是為共模電流提供低阻抗通道，使共模電流通過屏蔽層流回共模電壓源。電纜屏蔽層提供的共模電流通道的阻抗由兩部分組成：一部分是屏蔽層本身的阻抗；另一部分是電纜屏蔽層與金屬底盤之間的重疊阻抗。

因此，在電磁兼容設計中，為了形成低阻抗通道，不僅要求電纜本身的屏蔽層質量良好（低射頻阻抗），而且電纜屏蔽層與金屬底盤之間的重疊阻抗應盡可能低。確保電纜屏蔽層與底盤之間的低阻抗重疊的方法是在360°范圍內連接底盤。換句話說，電纜屏蔽層與金屬底盤形成完整的屏蔽，這與底盤是否接地無關。