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[嵌入式]三. EMC滤波设计学习笔记 |
1.电磁干扰三大策略:屏蔽? 滤波? 接地 滤波:特定波段频率滤除 插入损耗:50欧姆系统下测量,插损越大越好,滤波前的电压比滤波后的电压。 共模阻抗100欧姆,差模阻抗50欧姆 简单的滤波电路:电感与源负阻抗分压,电感靠近低阻抗;电容分流,靠近高阻抗。 由插损来判断滤波电路是否有效,滤波电容放在高阻有效,电感放低阻有效。 24V电机驱动,Re超标,红色差模,蓝色共模,电机线圈为感性,认为为高阻态,机壳加接地电容。 电机线圈为感性,认为为高阻态,机壳加接地电容。 2. 滤波设计要点: 晶振、时钟走线;周期信号;PWM信号 电源电路:设备输入输出电源,开关电源 12转5,芯片电源 接口:CAN接口,电缆 A. EMC常用滤波器件: ? B.开关电源滤波分析 1)干扰源头:开关管的驱动信号、MOS管的分布电容 驱动信号滤波、直流母线滤波,电源端口滤波 2)电源滤波设计:Y电容接地设计,共模(差模)电感前后分别螺钉接地,前端可预留Y电容位置。 EMC测试时,波形先上后下,前差后共,利用π型滤波,可加共模电感解决。 3)PE布线要点:差分电流产生差模电磁场,会使在差分回路面积内的走线感应共模电流(L ?PE? N) 4)开关电源:从源头减少dv/dt,减小边沿变化 5)干扰路径:电源输出端,π型滤波,电容值10uF/0.1uF,差模电感几十uH,共模电感几百uH,根据频段选择。 差模电感+X电容(安规要求)共模电感+Y电容 PCB布局要顺滤波器—共模电感—LDO—连接器,走线要短,栅极加RC滤波电路 案例:辐射超标,锁定干扰源开关芯片干扰,加对地电容,去高频有效。 3.数字电源滤波设计 1)芯片滤波:大电容滤低频,小电容滤高频,储能电容与高频电容配合使用滤波 PDN阻抗需考虑:PCB叠层设计、滤波电容的选择和放置、电源分割、连接器的选择等 2)时钟信号:加RC滤波,电阻值通常采用22、33、47Ω,低频时钟可用磁珠代替 电容根据时钟频率选择,频率越高,电容值越小,典型值,100M时钟选取5pf电容滤波,50M时钟可以选取22pf电容滤波。设计时,考虑预留阻容滤波焊盘,电容可不接,电阻0Ω代替。 目标阻抗2毫欧(N个小电容并一起,容值N*C,电感L/N,谐振频率不变,ESR减小为R/N) 4.数字时钟信号(辐射超标) 高次谐波超标(高次谐波震荡,通过走线或线束):时钟、晶振、PWM波 时钟信号能量都集中在频点上,常见的奇次谐波比较多,偶尔也有偶次谐波 周期信号,上升沿和下降沿等时间对称,傅里叶变换为奇次谐波;上升沿和下降沿不对称,傅里叶变换奇偶次谐波都存在 案例 辐射超标:路径(单板空间骚扰,线缆发射骚扰:电源线、开关量、模拟量,can线等) 源头:屏蔽接口开孔 5.接口信号滤波 电缆在特定频率下会发射和接收电磁干扰信号 6.滤波设计总结 1)开关电源差模干扰 断开高阻,导通低阻,由PWM信号控制。 |
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