消滅EMC的三大利器：電容器/電感/磁珠
濾波電容器、共模電感、磁珠在EMC設(shè)計(jì)電路中是常見(jiàn)的身影，也是消滅電磁干擾的三大利器。
對(duì)于這三者在電路中的作用，相信還有很多工程師搞不清楚，文章從設(shè)計(jì)中詳細(xì)分析了消滅EMC三大利器的原理。
01 濾波電容
盡管從濾除頻噪聲的角度看，電容的諧振是不希望的，但是電容的諧振并不是總是有害的。
當(dāng)要濾除的噪聲頻率確定時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整電容的容量，使諧振點(diǎn)剛好落在騷擾頻率上。
在實(shí)際工程中，要濾除的電磁噪聲頻率往往數(shù)百M(fèi)Hz，甚至過(guò)1GHz。對(duì)這樣頻的電磁噪聲必須使用穿心電容才能地濾除。
普通電容之所以不能地濾除頻噪聲，是因?yàn)閮蓚€(gè)原因：
(1)一個(gè)原因是電容引線(xiàn)電感造成電容諧振，對(duì)頻信號(hào)呈現(xiàn)較大的阻抗，削弱了對(duì)頻信號(hào)的旁路作用;
(2)另一個(gè)原因是導(dǎo)線(xiàn)之間的寄生電容使頻信號(hào)發(fā)生耦合，降低了濾波效果。
穿心電容之所以能地濾除頻噪聲，是因?yàn)榇┬碾娙莶粵](méi)有引線(xiàn)電感造成電容諧振頻率過(guò)低的問(wèn)題。
而且穿心電容可以直接安裝在金屬面板上，利用金屬面板起到頻的作用。但是在使用穿心電容時(shí)，要注意的問(wèn)題是安裝問(wèn)題。
穿心電容大的弱點(diǎn)是怕溫和溫度沖擊，這在將穿心電容往金屬面板上焊接時(shí)造成很大困難。
許多電容在焊接過(guò)程中發(fā)生損壞。特別是當(dāng)需要將大量的穿心電容安裝在面板上時(shí)，只要有一個(gè)損壞，就很難修復(fù)，因?yàn)樵趯p壞的電容拆下時(shí)，會(huì)造成鄰近其它電容的損壞。
02 共模電感
由于EMC所面臨解決問(wèn)題大多是共模干擾，因此共模電感也是我們常用的有力元件之一。
共模電感是一個(gè)以鐵氧體為磁芯的共模干擾抑制器件，它由兩個(gè)尺寸相同，匝數(shù)相同的線(xiàn)圈對(duì)稱(chēng)地繞制在同一個(gè)鐵氧體環(huán)形磁芯上，形成一個(gè)四端器件，要對(duì)于共模信號(hào)呈現(xiàn)出大電感具有抑制作用，而對(duì)于差模信號(hào)呈現(xiàn)出的漏電感幾乎不起作用。
原理是流過(guò)共模電流時(shí)磁環(huán)中的磁通相互疊加，從而具有相當(dāng)大的電感量，對(duì)共模電流起到抑制作用，而當(dāng)兩線(xiàn)圈流過(guò)差模電流時(shí)，磁環(huán)中的磁通相互抵消，幾乎沒(méi)有電感量，所以差模電流可以無(wú)衰減地通過(guò)。
因此共模電感在平衡線(xiàn)路中能地抑制共模干擾信號(hào)，而對(duì)線(xiàn)路正常傳輸?shù)牟钅Ｐ盘?hào)無(wú)影響。
共模電感在制作時(shí)應(yīng)以下要求：
(1)繞制在線(xiàn)圈磁芯上的導(dǎo)線(xiàn)要相互絕緣，以在瞬時(shí)過(guò)電壓作用下線(xiàn)圈的匝間不發(fā)生擊穿短路;
(2)當(dāng)線(xiàn)圈流過(guò)瞬時(shí)大電流時(shí)，磁芯不要出現(xiàn)飽和;
(3)線(xiàn)圈中的磁芯應(yīng)與線(xiàn)圈絕緣，以防止在瞬時(shí)過(guò)電壓作用下兩者之間發(fā)生擊穿;
(4)線(xiàn)圈應(yīng)盡可能繞制單層，這樣做可減小線(xiàn)圈的寄生電容，增強(qiáng)線(xiàn)圈對(duì)瞬時(shí)過(guò)電壓的而授能力。
通常情況下，同時(shí)注意選擇所需濾波的頻段，共模阻抗越大越好，因此我們?cè)谶x擇共模電感時(shí)需要看器件資料，主要根據(jù)阻抗頻率曲線(xiàn)選擇。
另外選擇時(shí)注意考慮差模阻抗對(duì)信號(hào)的影響，主要關(guān)注差模阻抗，特別注意速端口。
03 磁珠
在產(chǎn)品數(shù)字電路EMC設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們常常會(huì)使用到磁珠，鐵氧體材料是鐵鎂合金或鐵鎳合金，這種材料具有很的導(dǎo)磁率，他可以是電感的線(xiàn)圈繞組之間在頻阻的情況下產(chǎn)生的電容小。
鐵氧體材料通常在頻情況下應(yīng)用，因?yàn)樵诘皖l時(shí)他們主要程電感特，使得線(xiàn)上的損耗。在頻情況下，他們主要呈電抗特比并且隨頻率改變。實(shí)際應(yīng)用中，鐵氧體材料是作為射頻電路的頻衰減器使用的。
實(shí)際上，鐵氧體較好的等效于電阻以及電感的并聯(lián)，低頻下電阻被電感短路，頻下電感阻抗變得相當(dāng)，以至于電流通過(guò)電阻。
鐵氧體是一個(gè)消耗裝置，頻能量在上面轉(zhuǎn)化為熱能，這是由他的電阻特決定的。鐵氧體磁珠與普通的電感相比具有好的頻濾波特。
鐵氧體在頻時(shí)呈現(xiàn)電阻，相當(dāng)于品質(zhì)因數(shù)的電感器，所以能在相當(dāng)?shù)念l率范圍內(nèi)保持較的阻抗，從而提頻濾波效能。
在低頻段，阻抗由電感的感抗構(gòu)成，低頻時(shí)R，磁芯的磁導(dǎo)率較，因此電感量較大，L起主要作用，電磁干擾被反射而受到抑制;并且這時(shí)磁芯的損耗較小，整個(gè)器件是一個(gè)低損耗、Q特的電感，這種電感造成諧振因此在低頻段，有時(shí)可能出現(xiàn)使用鐵氧體磁珠后干擾增強(qiáng)的現(xiàn)象。
在頻段，阻抗由電阻成分構(gòu)成，隨著頻率升，磁芯的磁導(dǎo)率降低，導(dǎo)致電感的電感量減小，感抗成分減小。
但是，這時(shí)磁芯的損耗增加，電阻成分增加，導(dǎo)致總的阻抗增加，當(dāng)頻信號(hào)通過(guò)鐵氧體時(shí)，電磁干擾被吸收并轉(zhuǎn)換成熱能的形式耗散掉。
鐵氧體抑制元件應(yīng)用于印制電路板、電源線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)上。如在印制板的電源線(xiàn)入口端加上鐵氧體抑制元件，就可以濾除頻干擾。
鐵氧體磁環(huán)或磁珠于抑制信號(hào)線(xiàn)、電源線(xiàn)上的頻干擾和干擾，它也具有吸收靜電放電脈沖干擾的能力。使用片式磁珠還是片式電感主要還在于實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合。
在諧振電路中需要使用片式電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時(shí)，使用片式磁珠是佳的選擇。
片式磁珠和片式電感的應(yīng)用場(chǎng)合
片式電感：射頻(RF)和無(wú)線(xiàn)通訊，信息設(shè)備，檢波器，汽車(chē)電子，蜂窩設(shè)備，尋呼機(jī)，音頻設(shè)備，個(gè)人數(shù)字助理(PDAs)，無(wú)線(xiàn)遙控系統(tǒng)以及低壓供電模塊等。
片式磁珠： 時(shí)鐘發(fā)生電路，模擬電路和數(shù)字電路之間的濾波，I/O輸入/輸出連接器(比如串口，并口，鍵盤(pán)，鼠標(biāo)，長(zhǎng)途，本地局域網(wǎng))，射頻電路和易受干擾的邏輯設(shè)備之間，供電電路中濾除頻傳導(dǎo)干擾，計(jì)算機(jī)，打印機(jī)，錄像機(jī)(VCRS)，電視系統(tǒng)和手提設(shè)備中的EMI噪聲抑止。
磁珠的單位是歐姆，因?yàn)榇胖榈膯挝皇前凑账谀骋活l率產(chǎn)生的阻抗來(lái)標(biāo)稱(chēng)的，阻抗的單位也是歐姆。
磁珠的DATASHEET上一般會(huì)提供頻率和阻抗的特曲線(xiàn)圖，一般以100MHz為，比如是在100MHz頻率的時(shí)候磁珠的阻抗相當(dāng)于1000歐姆。
針對(duì)我們所要濾波的頻段需要選取磁珠阻抗越大越好，通常情況下選取600歐姆阻抗以上的。
另外選擇磁珠時(shí)需要注意磁珠的通流量，一般需要降額8處理，用在電源電路時(shí)要考慮直流阻抗對(duì)壓降影響。
