EMC元件電容電感選型技巧
2019-06-25 17:27:50閱讀量:1473
有兩種基本的電子元件組:有引腳的和無引腳的元件。有引腳線元件有寄生效果,尤其在高頻時。該引腳形成了一個小電感,大約是1nH/mm/引腳。引腳的末端也能產生一個小電容性的效應,大約有4pF。因此,引腳的長度應盡可能的短。與有引腳的元件相比,無引腳且表面貼裝的元件的寄生效果要小一些。其典型值為:0.5nH的寄生電感和約0.3pF的終端電容。
從電磁兼容性的觀點看,表面貼裝元件效果最好,其次是放射狀引腳元件,最后是軸向平行引腳的元件。
一、EMC元件之電容
在EMC設計中,電容是應用最廣泛的元件之一,主要用于構成各種低通濾波器或用作去耦電容和旁路電容。大量實踐表明:在EMC設計中,恰當選擇與使用電容,不僅可解決許多EMI問題,而且能充分體現效果良好、價格低廉、使用方便的優點。若電容的選擇或使用不當,則可能根本達不到預期的目的,甚至會加劇 EMI程度。
從理論上講,電容的容量越大,容抗就越小,濾波效果就越好。一些人也有這種習慣認識。但是,容量大的電容一般寄生電感也大,自諧振頻率低(如典型的陶瓷電 容,0.1μF的f0=5 MHz,0.01μF的f0=15 MHz,0.001μF的f0=50 MHz),對高頻噪聲的去耦效果差,甚至根本起不到去耦作用。分立元件的濾波器在頻率超過10 MHz時,將開始失去性能。元件的物理尺寸越大,轉折點頻率越低。這些問題可以通過選擇特殊結構的電容來解決。
貼片電容的寄生電感幾乎為零,總的電感也可以減小到元件本身的電感,通常只是傳統電容寄生電感的1/3~1/5,自諧振頻率可達同樣容量的帶引線電容的2倍(也有資料說可達10倍),是射頻應用的理想選擇。
傳統上,射頻應用一般選擇瓷片電容。但在實踐中,超小型聚脂或聚苯乙烯薄膜電容也是適用的,因為它們的尺寸與瓷片電容相當。
三端電容能將小瓷片電容頻率范圍從50 MHz以下拓展到200 MHz以上,這對抑制VHF頻段的噪聲是很有用的。要在VHF或更高的頻段獲得更好的濾波效果,特別是保護屏蔽體不被穿透,必須使用饋通電容。
二、EMC元件之電感
電感是一種可以將磁場和電場聯系起來的元件,其固有的、可以與磁場互相作用的能力使其潛在地比其他元件更為敏感。和電容類似,聰明地使用電感也能解決許多 EMC問題。下面是兩種基本類型的電感:開環和閉環。它們的不同在于內部的磁場環。在開環設計中,磁場通過空氣閉合;而閉環設計中,磁場通過磁芯完成磁路。
電感中的磁場
電感比起電容一個優點是它沒有寄生感抗,因此其表面貼裝類型和引線類型沒有什么差別。
開環電感的磁場穿過空氣,這將引起輻射并帶來電磁干擾(EMI)問題。在選擇開環電感時,繞軸式比棒式或螺線管式更好,因為這樣磁場將被控制在磁芯(即磁體內的局部磁場)。
開環電感
對閉環電感來說,磁場被完全控制在磁心,因此在電路設計中這種類型的電感更理想,當然它們也比較昂貴。螺旋環狀的閉環電感的一個優點是:它不僅將磁環控制在磁心,還可以自行消除所有外來的附帶場輻射。
電感的磁芯材料主要有兩種類型:鐵和鐵氧體。鐵磁芯電感用于低頻場合(幾十KHz),而鐵氧體磁芯電感用于高頻場合(到MHz)。因此鐵氧體磁芯電感更適合于EMC應用。
在EMC應用中特別使用了兩種特殊的電感類型:鐵氧體磁珠和鐵氧體磁夾。鐵和鐵氧體可作電感磁芯骨架。鐵芯電感常應用于低頻場合(幾十KHz),而鐵氧體芯電感常應用于高頻場合(MHz)。所以鐵氧芯感應體更適合于EMC應用。
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