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PCB上的低压直流电源辐射解决方案

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在PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)上,低压直流电源的辐射问题通常与DC to DC直流电源和芯片的VCC、VDD供电有关。这些PCB板上的DC to DC辐射源往往通过PCB的敷铜、PCB trace、链接的线缆、机壳等形成的等效发射天线,对外进行电磁发射。常常会遇到产品内部各电源之间的互相干扰、内部高低频的互相耦合干扰、因为,DC to DC的干扰而降低RF射频的灵敏度等问题,这些问题往往都是以共模干扰的形式进行出现。


为了抑制DC到DC电路的辐射问题,可以加入以下一些特定的元器件来降低电磁辐射:

  • EMI滤波器:在输入和输出端添加专门的EMI滤波器可以有效滤除高频噪声,减少电磁辐射。EMI滤波器通常包括电容器、电感器和滤波器网络,用于抑制高频信号的传播。

  • 电磁屏蔽罩:对于特别敏感的电子设备,可以在DC到DC电路周围添加电磁屏蔽罩,阻挡辐射传播,从而减少对周围环境的干扰。

  • 阻尼元件:在电路中加入阻尼元件,如阻尼电阻或阻尼电容,有助于减缓电路中的瞬态电流,减少电磁辐射。

  • 磁屏蔽材料:对于使用磁性元件的DC到DC电路,可以使用磁屏蔽材料来减少磁场的辐射。磁屏蔽材料能够吸收和隔离磁场,从而减少电磁辐射。

  • LC滤波器:在电路中添加LC滤波器,即电感器和电容器的组合,有助于滤除高频噪声,降低电磁辐射。

  • Ferrite Bead(铁氧体珠):Ferrite Bead是一种电磁干扰抑制元器件,可用于抑制高频信号的传播,减少辐射。

  • 屏蔽线缆:使用屏蔽线缆来连接DC到DC电路和其他电子设备,可以有效减少电磁辐射的传播。

  • 布局和布线:合理的电路布局和布线可以减少电磁干扰的传播路径。将敏感的模拟和数字电路隔离开,减少它们之间的相互干扰。同时,减小信号线和电源线之间的距离可以减少串扰干扰。

  • 合规性测试:进行EMC测试,验证PCB的电磁兼容性是否符合相关的国际标准和法规要求。通过测试可以检测和修正潜在的干扰问题,确保PCB在实际应用中能够正常工作。


这些元器件的使用应该根据具体的DC到DC电路设计和应用场景来决定。不同的电路结构和需求可能需要采用不同的抑制方法。在进行DC到DC电路的设计时,最好咨询专业的EMC工程师,根据具体情况采取适当的措施来降低电磁辐射,确保DC到DC电路符合EMC标准和要求。

DC共模电感.jpg

共模电感在一定程度上可以帮助解决DC到DC电路的辐射问题,尤其是在抑制共模干扰方面。

共模电感是一种特殊的电感器件,用于在电路中抑制共模干扰。在DC到DC电路中,共模电感可以用于滤除共模噪声和干扰。共模噪声是指在电路中同时以相同方式干扰系统的情况,常常来自电源线或信号线。这种噪声如果不加以控制,可能会引起辐射问题,同时还会影响电路的性能和稳定性。

共模电感的工作原理是通过其特殊的设计,在高频范围内对共模信号具有较高的阻抗,从而将共模噪声引向地,阻止其进入系统。它可以形成一个对共模信号高阻抗、对差模信号低阻抗的电路特性,实现共模滤波的功能。

在DC到DC电路中,共模电感通常放置在输入和输出端,用于滤除电源线上的共模噪声。通过使用共模电感,可以有效地降低共模噪声的传播,减少电磁辐射,并提高系统的抗干扰性能和电磁兼容性(EMC)。

然而,要解决DC到DC电路的辐射问题,并确保其符合EMC标准,还需要综合考虑其他因素,如滤波电容器、地回路设计、PCB布局等。共模电感可以是解决辐射问题的一部分,但它不能完全代替其他的EMC设计措施。在进行DC到DC电路设计时,最好综合采取多种方法,根据具体情况优化设计,以确保系统的EMC性能和可靠性。


以上措施综合应用,根据具体的PCB设计和应用需求进行调整和优化,可以有效地降低低压直流电源的辐射干扰,提高PCB的抗干扰能力和性能稳定性。


来源:电磁兼容之家
电源电路电磁兼容电子芯片材料控制
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-10-01
最近编辑:9小时前
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电力系统自动化设备的电磁兼容技术研究

随着科技的不断进步,电力系统自动化设备越来越先进,有效推动了电力系统的发展,保障了电力系统的正常运行。电力系统的工作环境与其他系统的工作环境不同,很容易使自动化设备在运行过程中受到电磁波的干扰。为解决这一问题,有研究者提出了在电力系统自动化设备中采用电磁兼容技术,能在很大程度上减少由外界产生的电磁波对自动化设备的干扰,保证自动化设备的运行稳定性。1电力系统自动化设备中的电磁兼容技术分析1.1自动化设备在运行过程中容易互相干扰电力设备由很多一次系统和二次系统共同构成,自动化系统是组成二次系统设备的重要部分。无论是设备内部元件,还是外部所产生的电磁波,都会使自动化设备不能正常运行。近些年来,我国电力系统不断发展,电网规模相应扩大,随着自动化设备的应用普及,其设备在运行时会相互干扰,为此有必要提高自动化设备的抗干扰能力。当前我国对电磁兼容技术的研究还处在起步阶段,投入大量资金后并没有得到高效回报。1.2电磁兼容技术在电气自动化设备应用中的特殊性电力系统自动化中包括数字电路和模拟电路,都是将微机系统作为核心,二极管的应用也非常普遍,在对其他设备的正常使用产生干扰的同时还会受到其他设备的干扰。脉冲干扰属于自动化设备中最严重的问题,当前计算机仅可以识别二进制代码,其也是由数字电路组成,这就使得传输时产生的脉冲信号容易受到干扰。不仅如此,电源同样会对自动化设备的正常运行产生干扰。2增强电力系统自动化设备电磁兼容的方法2.1隔离互相干扰的线路电力系统自动化设备中的隔离干扰技术和隔离元件的关系较为紧密,隔离元件的设计就是为了平衡电路以及保护线路。应基本保证隔离元件所用的材料质量,元件设计的更新要与设备的更新保持一致,确保能够最大限度隔离干扰。也就是说,隔离就是隔开线路周围的磁场,在操作过程中要注意尽量避免干扰线路和其他线路平行。就脉冲线路功率大的情况而言,对其他线路的干扰影响较为明显,此时隔离干扰线路应选择功率小、损耗小的元件,降低其自身产生的干扰。2.2选取适合的屏蔽技术通常情况下,电力系统自动化设备的屏蔽技术有3种,分别是电磁屏蔽、电屏蔽与磁屏蔽。在实际使用时应根据不同的需求进行选择,保证其电磁在可控范围内,再利用屏蔽体降低磁场能量,最终使电磁设备无法影响自动化设备。归根结底,增强屏蔽技术就是改良屏蔽体材料,并采取科学、恰当的屏蔽方法,增强自动化设备的抗干扰能力。2.3重视接地技术从电子设备安全和电路设计方面分析,接地工作十分重要。通常情况下,信号接地可以分为单点接地和多点接地等不同情况。为了增强电子设备接地的技术性,控制接地设备的接地电压,使其处于可控范围内。若是自动化设备一直处在高压状态,不仅要限制高压系统的电压,还应保护电网装置。总而言之,增强接地技术就是把干扰设备的电流输入到地下,减弱干扰源在传播过程中的能量。2.4应用滤波器应用滤波器减轻产生的电磁干扰,滤波器通常是由参数集中分布的电容构成,可以让网络单元允许的信号通过,大大降低干扰,将电磁干扰合理控制在正常范围内。目前,滤波器已经成为了控制电磁干扰的主要方式,并且可以应对辐射干扰问题。比如,降低无线电干扰,可以在无线发射器输出端和接收端放置滤波器,使干扰信号得以过滤,充分发挥了电磁兼容作用。滤波器通常有两种运行方式:第一种是禁止无用的信号通过,同时可以完成信号源的反射:第二种是使滤波器消耗无用信号。通常在用滤波设计控制干扰时,应事先考虑干扰波幅值和频谱,再选用适合的滤波器型号,设计滤波器电路。3电磁兼容技术在电力系统自动化设备中的应用分析3.1频率设计频率设计中最重要的是如何解决频率兼容问题,这也是目前计算机系统设计中的关键问题之一。频率设计包括电平核实、最高频率工作设计和降频、谐波分离。3.2接地技术接地技术主要有两方面需要注意:首先是电源内阻分析技术,利用其能实现电源最大功率分析。其次,接地点和地线设计技术能够有效分隔大功率和小功率。3.3布线技术布线技术的根本目的是如何有效减弱连线之间产生的影响,因此对分布参数也有一定要求。同时系统布线能够直接影响分布参数,因此其也成为了电磁兼容技术的关键,需要重视与之相关的研究。3.4电源技术电源技术主要包括两个方面:首先是设计电源特性。近几年由于科学技术的迅速发展,微机系统工作频率增高,系统电路的几何尺寸不断缩小,多层板电路成为了最常用的模式。多层板电路的作用在于降低系统中各个连线间分布参数的影响。其次是系统电源性质和电源内阻的分析,也就是分析电源的最大瞬时功率。3.5降频控制电力自动化系统中输出的高频信号,在确保系统能够正常工作的情况下,应尽量降低其频率。某些信号要采取平滑处理办法,对需要大功率输出的信号要采用降频处理。3.6表面贴片技术表面贴片技术能够将集成电路和印制电路板合为一体。一般集成电路出厂时大都直接出厂芯片,没有额外包装,电路制作时需要将芯片焊接到印制电路板表面,此种电路板不仅面积小,还具有较高的电磁兼容性。3.7软件技术软件通常受到外界干扰,自动化系统难以维持正常的运行,若是系统程序出现错误或者中断,系统也无法 正常工作。因此有必要提高软件的抗干扰能力,例如实时监控主程序运行情况,一旦主程序出现错误,可以及时发现并解决问题。在信息较多的情况下可以采用容错技术增强软件抗干扰能力。4电磁兼容技术的应用前景当前,我国电力系统的电磁兼容技术还不够先进,与其他国家相比,发展历程短,存在一定差距。我国的电磁兼容技术多应用于小型设备中,在大型设备中的应用还不够成熟。随着电磁兼容技术在电力系统中的逐步应用,问题逐渐得到了解决,降低了磁场产生的干扰,不过由于技术限制,不能从源头上消除磁场的影响,今后还需要加大此方面的研究力度。5结语随着科技不断发展,未来会有更加智能的设备应用于电力系统中,会涌现出新的问题,所以应不断加强对电磁兼容技术的研究,提高电力系统的工作效率,保证电力系统平稳和安全运行。来源:电磁兼容之家

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