5  目前抑制干擾的幾種措施

形成電磁干擾的三要素是干擾源、傳播途徑和受擾設(shè)備，因而抑制電磁干擾也應(yīng)該從這三方面著手。首先應(yīng)該抑制干擾源，直接消除干擾原因；其次是消除干擾源和受擾設(shè)備之間的耦合和輻射，切斷電磁干擾的傳播途徑;第三是提高受擾設(shè)備的抗擾能力，減低其對(duì)噪聲的敏感度。目前抑制干擾的幾種措施基本上都是切斷電磁干擾源和受擾設(shè)備之間的耦合通道,它們確是行之有效的辦法。常用的方法是屏蔽、接地和濾波。

采用屏蔽技術(shù)可以有效地抑制開(kāi)關(guān)電源的電磁輻射干擾。例如，功率開(kāi)關(guān)管和輸出二極管通常有較大的功率損耗，為了散熱往往需要安裝散熱器或直接安裝在電源底板上。器件安裝時(shí)需要導(dǎo)熱性能好的絕緣片進(jìn)行絕緣，這就使器件與底板和散熱器之間產(chǎn)生了分布電容，開(kāi)關(guān)電源的底板是交流電源的地線，因而通過(guò)器件與底板之間的分布電容將電磁干擾耦合到交流輸入端產(chǎn)生共模干擾。解決這個(gè)問(wèn)題的辦法是采用兩層絕緣片之間夾一層屏蔽片，并把屏蔽片接到直流地上,割斷了射頻干擾向輸入電網(wǎng)傳播的途徑。

為了抑制開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的輻射，電磁干擾對(duì)其他電子設(shè)備的影響,可完全按照對(duì)磁場(chǎng)屏蔽的方法來(lái)加工屏蔽罩,然后將整個(gè)屏蔽罩與系統(tǒng)的機(jī)殼和地連接為一體，就能對(duì)電磁場(chǎng)進(jìn)行有效的屏蔽。電源某些部分與大地相連可以起到抑制干擾的作用。例如，靜電屏蔽層接地可以抑制變化電場(chǎng)的干擾；電磁屏蔽用的導(dǎo)體原則上可以不接地,但不接地的屏蔽導(dǎo)體時(shí)常增強(qiáng)靜電耦合而產(chǎn)生所謂“負(fù)靜電屏蔽”效應(yīng)，所以仍以接地為好,這樣使電磁屏蔽能同時(shí)發(fā)揮靜電屏蔽的作用。電路的公共參考點(diǎn)與大地相連，可為信號(hào)回路提供穩(wěn)定的參考電位。因此，系統(tǒng)中的**保護(hù)地線、屏蔽接地線和公共參考地線各自形成接地母線后，*終都與大地相連。

在電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循“一點(diǎn)接地”的原則，如果形成多點(diǎn)接地，會(huì)出現(xiàn)閉合的接地環(huán)路，當(dāng)磁力線穿過(guò)該回路時(shí)將產(chǎn)生磁感應(yīng)噪聲。實(shí)際上很難實(shí)現(xiàn)“一點(diǎn)接地”。因此，為降低接地阻抗，消除分布電容的影響而采取平面式或多點(diǎn)接地，利用一個(gè)導(dǎo)電平面（底板或多層印制板電路的導(dǎo)電平面層等）作為參考地,需要接地的各部分就近接到該參考地上。為進(jìn)一步減小接地回路的壓降,可用旁路電容減少返回電流的幅值。在低頻和高頻共存的電路系統(tǒng)中，應(yīng)分別將低頻電路、高頻電路、功率電路的地線單獨(dú)連接后，再連接到公共參考點(diǎn)上。

濾波是抑制傳導(dǎo)干擾的一種很好的辦法。例如，在電源輸入端接上濾波器，可以抑制開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾，也可以抑制來(lái)自電網(wǎng)的噪聲對(duì)電源本身的侵害。在濾波電路中，還采用很多專(zhuān)用的濾波元件，如穿心電容器、三端電容器、鐵氧體磁環(huán)，它們能夠改善電路的濾波特性。恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)或選擇濾波器,并正確地安裝和使用濾波器，是抗干擾技術(shù)的重要組成部分。

EMI濾波技術(shù)是一種抑制尖脈沖干擾的有效措施,可以濾除多種原因產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾，具體實(shí)現(xiàn)部分可查閱相關(guān)文獻(xiàn)。

6  改進(jìn)措施和建議

EMI指一個(gè)器件或系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁噪聲引起另一個(gè)器件或系統(tǒng)不能進(jìn)行正常工作。EMC指設(shè)備（系統(tǒng)、分系統(tǒng)）在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。即該設(shè)備不會(huì)由于受到處同一電磁環(huán)境中的其它設(shè)備的電磁發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不必要的降級(jí);它也不會(huì)使同一電磁環(huán)境中其它設(shè)備因受其電磁發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不允許的降級(jí)。電磁敏感度（ElectromagneticSusceptibility,EMS）是指在存在電磁騷擾的情況下，裝置、設(shè)備或系統(tǒng)不能避免性能降低的能力。還有諸如輻射敏感度、傳導(dǎo)敏感度、電磁兼容裕量等專(zhuān)用術(shù)語(yǔ)。

6.1  輻射噪聲處理

首先檢査每個(gè)進(jìn)入或者離開(kāi)電源的電線（包括功率和信號(hào)）是不是與其返回線配對(duì)，也就是所謂的差分走線。“配對(duì)”其實(shí)就是在走線的過(guò)程中信號(hào)線和其對(duì)應(yīng)的返回線非?？拷?，因?yàn)楫a(chǎn)生的噪聲直接與信號(hào)線的環(huán)路面積有關(guān)，通常采用雙絞線可以使面積和噪聲*小。*糟糕的就是將單根信號(hào)線連接到某個(gè)儀器上。正確的方法應(yīng)該是采用差分走線，將信號(hào)線和相應(yīng)的地線一起引出。另一個(gè)簡(jiǎn)單的方法就是看外殼有沒(méi)有密封，電源外殼周?chē)薪饘賹樱ㄟ^(guò)將系統(tǒng)放入EMI密封的外殼中控制輻射后，**的輻射源是進(jìn)入或離開(kāi)外殼的電源和信號(hào)線。

由于電源線的傳導(dǎo)噪聲需要控制，這些措施也可以控制輻射噪聲。一般情況下會(huì)考慮對(duì)信號(hào)線使用濾波技術(shù)，從帶有高頻信號(hào)的信號(hào)線開(kāi)始，如數(shù)字時(shí)鐘。但是由于電源內(nèi)部的噪聲耦合，靜態(tài)信號(hào)線也有可能引起輻射問(wèn)題，當(dāng)這些靜態(tài)信號(hào)線到達(dá)其出口（入口）途中，不同器件向它輻射，它也會(huì)耦合到噪聲，當(dāng)其離開(kāi)外殼時(shí)就成為一個(gè)輻射天線，因而在大多數(shù)情況下，應(yīng)該對(duì)所有信號(hào)線都采用帶濾波器的連接器。從實(shí)用的角度講，只要電源的外殼是金屬的，具體的材料沒(méi)有太大的影響。由于成本的問(wèn)題,外殼大部分采用鋁。當(dāng)出現(xiàn)EMI問(wèn)題時(shí)，可以嘗試使用Mu金屬（一種鐐鐵合金，77%的保，15%的鐵，還有一些銅和鑰）外殼。它可以屏蔽低頻磁場(chǎng)，但如果已經(jīng)考慮了功率線和信號(hào)線的輻射問(wèn)題,就沒(méi)必要采用這種材料。

6.2  傳導(dǎo)噪聲處理

傳導(dǎo)噪聲通常分為共模噪聲和差模噪聲。共模噪聲一般指相線、中線與地線之間形成的干擾，噪聲大小相等，相位相同；差模噪聲值相線與中線之間形成的干擾,噪聲大小相等，相位相反。傳導(dǎo)噪聲的抑制通常采用開(kāi)關(guān)電源EMI濾波器，其中的共模電容、差模電容、共模扼流圈以及鐵氧體磁環(huán)經(jīng)過(guò)一定的組合可以很好地抑制共模、差模噪聲。

6.3  鐵氧體磁珠的應(yīng)用

鐵氧體磁珠具有很好的高頻特性，甚至在100MHz以上，其阻抗隨頻率的增加而增加。但是，在很小的直流電流下它就會(huì)飽和一這個(gè)參數(shù)一些制造商沒(méi)有標(biāo)注。因此，對(duì)大部分應(yīng)用而言，磁珠對(duì)輸入噪聲基本沒(méi)有任何作用。在一些設(shè)計(jì)中，有時(shí)將磁珠用在MOSFET的門(mén)極驅(qū)動(dòng)（或漏極）中。如果用在門(mén)極驅(qū)動(dòng)，方法不好，通過(guò)降低MOSFET的驅(qū)動(dòng)速度來(lái)降低噪聲，直接導(dǎo)致?lián)p耗的上升。如果用在漏極，通常效果不明顯，因?yàn)樗谛‰娏飨戮鸵呀?jīng)飽和了。如果希望用來(lái)阻止在開(kāi)始的幾十個(gè)納秒的時(shí)間內(nèi)電流流過(guò)（如同步整流器），然后讓電感飽和，這樣就不會(huì)在功率路徑中增加電感量，在漏極串入一個(gè)

磁珠可能有效果。就算這樣，儲(chǔ)存在磁珠內(nèi)的能量必須每個(gè)周期被消耗掉或者進(jìn)行處理，就像變壓器的漏感中的能量一樣。

鐵氧體抑制元件通常應(yīng)當(dāng)安裝在靠近干擾源的地方，對(duì)于輸入/輸出電路，應(yīng)盡量靠近屏蔽殼的進(jìn)、出口處。對(duì)鐵氧體磁環(huán)和磁珠構(gòu)成的吸收濾波器，除了應(yīng)選用高磁導(dǎo)率的有耗材料外，還要注意其應(yīng)用場(chǎng)合。它們?cè)诰€路中對(duì)高頻分量呈現(xiàn)的電阻約為十至幾百歐姆，因而在高阻抗電路中的作用不是很明顯，相反,在低阻抗電路（如功率分配、電源或射頻電路）中使用效果很好。

PCB布局

PCB板上元器件的布局不當(dāng)是引發(fā)干擾的重要因素。元器件布局首先應(yīng)滿足系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位，把所有嚴(yán)格定位的器件（如變壓器、傳感器、散熱器、顯示器等）放好并鎖定。一些質(zhì)量較大的器件不要直接安裝在PCB上，而需要用支架并安裝在機(jī)殼上。但從電磁兼容性考慮，元器件的布局需遵循一些共同的原則。對(duì)于一些敏感性器件例如鎖相環(huán)，對(duì)噪聲干擾特別敏感，可以在其周?chē)碾娫淬~箔上蝕刻出馬蹄形絕緣溝槽。連接器及其引腳應(yīng)根據(jù)元器件在板上的位置確定，所有連接器*好放在印制板的一側(cè)，盡量避免從兩側(cè)引出電纜，以便減少共模電流輻射;I/O驅(qū)動(dòng)器應(yīng)緊靠連接器，避免I/O信號(hào)在板上長(zhǎng)距離走線，耦合不必要的干擾信號(hào)。

當(dāng)高速數(shù)字集成芯片與連接器之間沒(méi)有直接的信號(hào)交換時(shí)，高速數(shù)字集成芯片應(yīng)安排在遠(yuǎn)離連接器處;否則，高速數(shù)字信號(hào)有可能通過(guò)電場(chǎng)或磁場(chǎng)耦合對(duì)輸入/輸出環(huán)路產(chǎn)生差模干擾，并通過(guò)接口電纜向外輻射。如果高速器件必須與連接器相連，則應(yīng)把高速器件放在連接器處，盡量縮短走線，然后再稍遠(yuǎn)處安放中速器件，*遠(yuǎn)處放低速器件；否則高速信號(hào)將穿過(guò)整個(gè)印制板才能到達(dá)連接器，可能對(duì)沿途的中低速電路產(chǎn)生干擾。發(fā)熱元件（如ROM,RAM,功率輸出器件和電源等）應(yīng)遠(yuǎn)離關(guān)鍵集成電路，*好放在邊緣或偏上方部分，以利于散熱。電感布局時(shí)，不要并行靠在一起，因?yàn)檫@樣會(huì)形成空芯變壓器并相互感應(yīng)出干擾信號(hào)，因而它們之間的距離至少要相當(dāng)于其中一個(gè)器件的高度，或者呈直角排列，以將其互感減到*小。許多電磁干擾都來(lái)自電源，集成電路的退耦電容應(yīng)盡量靠近IC的電源引腳，目退耦電容的引線盡量短，建議使用表面貼裝電容，可以降低引線電感，防止發(fā)生自諧振。

6.5  信號(hào)地與功率地

信號(hào)地就是指流過(guò)小電流的地線,功率地指流過(guò)大電流的地線。在實(shí)際電路中，例如對(duì)于PWM芯片產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的電阻的地線就是信號(hào)地，功率MOSFET的源極接的地線就是功率地。實(shí)際應(yīng)用中必須將信號(hào)地與功率地分開(kāi)，這是保證設(shè)計(jì)時(shí)電源正常工作的基本要求。任何走線（電線、甚至是地平面）都有一定的電阻和電感，因而當(dāng)有大電流流過(guò)時(shí)，肯定會(huì)有電壓降，如果是高頻信號(hào)，通過(guò)電感時(shí)則會(huì)有額外的電壓降，這樣接地的元件實(shí)際上并沒(méi)有接地，而是電位被抬高了。解決的方法就是釆用分開(kāi)的信號(hào)地和功率地，然后單點(diǎn)共地,*好是在電源輸入端的退耦電容處。在實(shí)際應(yīng)用中，任何流過(guò)100mA以上電流的地線都可以認(rèn)為是功率地。

7  結(jié)論

產(chǎn)生開(kāi)關(guān)電源電磁干擾的因素還很多，抑制電磁干擾還有大量的工作。**抑制開(kāi)關(guān)電源的各種噪聲會(huì)使開(kāi)關(guān)電源得到更廣泛的應(yīng)用。