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EMC/EMI/ESD设计

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抗干扰滤波器件介绍

导读: 伴随电子技术的高速发展,电磁环境日益恶化,大量的电子设备在这种电磁环境中很难正常工作。另一方面,电子设备的迅速增加,又进一步导致电磁环境的恶化。因此,现代电子产品设计技术中,如何选用干扰抑制滤波器件,是我们每一位电子产品设计人员必须面对的问题,本文对此进行了详细的阐述。

  伴随电子技术的高速发展,电磁环境日益恶化,大量的电子设备在这种电磁环境中很难正常工作。另一方面,电子设备的迅速增加,又进一步导致电磁环境的恶化。因此,现代电子产品设计技术中,如何选用干扰抑制滤波器件,是我们每一位电子产品设计人员必须面对的问题,本文对此进行了详细的阐述。

  穿心电容器-馈通滤波器

  馈通滤波器常用于移动通讯设备、雷达导航等一些高频处理模块中,与屏蔽结构体配合,处理输入或输出的低频信号,是其他形式的电容器不能替代的产品。现在电子线路的工作频率和周围环境中的电磁干扰频率越来越高,将滤波器安装在线路板上所暴露出的高频滤波不足的问题比较突出。要想在UHF或更高的频段获得更好的滤波效果,特别是保护屏蔽体不被穿透时,必须使用馈通型滤波器解决。

  馈通型滤波器安装在金属面板上,具有很低的接地阻抗,并且利用金属面板隔离滤波器的输入和输出,因此滤波器具有非常好的高频滤波效果。馈通滤波器的电路结构分为C型(穿心电容)、L形(一个穿心电容加一个电感)、T形(两个电感加一个穿心电容)、π形(两个穿心电容加一个电感)等;滤波器的器件越多,则滤波器的过渡带越短,阻带的插入损耗越大。其中C型馈通滤波器一般成为穿心电容器。

  

  图1穿心电容

  任何有引线的电容器的滤波效果都会受到接地电感的限制。如图1所示,通过将电容器外表面直接用螺纹或焊接的方式接到金属屏蔽体或面板上构成电容器的接地。由于地电流分散在中心导体周围360°的范围内,实际上不存在引线电感,电容可以在很高的频率范围内保持良好的性能。

  馈通滤波器的使用方法有以下三种:

  1)安装在屏蔽体(屏蔽盒、屏蔽机箱等)的面板上。这是最基本的使用方法,当有导线要穿过屏蔽体时,就需要在屏蔽体的面板上安装馈通滤波器,使导线通过馈通滤波器穿过屏蔽体。

  2)安装在线路板的地线层上,可以利用线路板的地线层做隔离层和接地层。

  3)安装在电路之间的隔离板上。

  当条件不具备,馈通滤波器不能安装在屏蔽体面板或地线面上时,安装在金属隔板上也具有普通电容(包括三端电容)不可比拟的高频滤波作用。

  馈通滤波器有焊接式安装和螺纹安装两种。焊接式安装的优点是节省空间,滤波性能可靠。但在将滤波器焊接到面板上时,由于面板的热容量远大于滤波器的热容量,因此焊接的局部温度有可能达到很高,容易造成馈通滤波器损坏。焊接时要注意控制焊接的时间和温度。螺纹安装方式简单易行,可以在面板上打通孔,用螺母将馈通滤波器拧紧;也可以直接在面板上打带螺纹的孔,将馈通滤波器直接拧在箱体或面板上。安装时要注意两点,一是扭矩不能太大,馈通滤波器虽然从外表上看与螺钉一样坚固,但是由于内部时空心的,扭矩过大会造成损坏。二是在安装时要套上锯齿垫片,这样可以保持良好的接触。

  在选用馈通滤波器电路形式时,一般依据下列情况:

  1)对干扰的衰减量:滤波器的器件数量越多,一般对干扰信号的衰减越大。

  2)有用信号与干扰信号在频率上的差别:有用信号与干扰信号的频率相差越小,需要滤波器的器件数量越多。

  3)使用滤波器的电路的阻抗:一个基本的原则是,滤波器中的电容对着高阻抗电路,电感对着低阻抗电路。这里的所谓高低,可以50Ω为参考。

  

  图2EMI抑制铁氧体

  

  图3铁氧体随频率变化的阻抗分量

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