工程师发现了一个电容器的使用在一个特定的跟踪解决辐射排放问题。然而,放置在连接器,我们把电容器工程工作并不是一个生产解决方案。感动的电容器小于1英寸远离连接器和横过来,以适应在电路板上。然而,这种退化的排放结果几个dB和增加它在限制。这怎么可能呢?他们是相同的原理。
据说领域的EMC设计电路,考虑事情不出现在一个示意图。这些寄生元素,产生的电场和磁场电路耦合到相邻的电路,电线,和组件,和未知的或不受控制的电流路径的问题。控制这些问题,它需要意识到这些字段,它们是如何产生的,和他们夫妇的机制,以及如何生成电流,以及他们如何回归创造了这些电流的能量的来源。
EMI问题出现时,往往由于未知或不可预见的问题的组件。以以下为例:在图1中,如果有一个与交叉耦合的领域的关注,我们可能想要重新路由,白色的电缆我们看到电路板。也许我们会担心大电感在右上角,或在右下角的那个小的电缆。这些可能不受控制的磁场可以对能源到附近的痕迹。当测试执行时,这两个是一个问题。然而,在限制排放进行测量。
这个问题源自一个直流-直流转换器位于左侧,并与箭头表示。这个转换器包含一个内部的变压器。字段从这个设备最终耦合进入输入功率跟踪下运行设备的近侧表示这张照片。由于错误的过滤,位于输入连接器旁边应该是,输入功率进行排放增加了20分贝,更由于靠近的转换器和内部的变压器。重路由跟踪远离这个转换器改善彻底(见结果图2)。
这个问题的原因是由于磁场耦合。不受控制的变频器内部的变压器的磁场可以两相邻的跟踪,在跟踪的感应电流变换器的开关频率,和高次谐波的频率。规范为这个组件显示的性能大幅度对排放量进行限制。和电力设备本身可能是兼容的。然而,由于生成的字段设备,噪声被允许重新引入到跟踪以难以控制的方式。
这些磁耦合问题通常发现在低阻抗电路,电流可以更加轻松地流。但在高阻抗电路中发生了什么?这些更容易受到电容耦合。证明的一种方法是使用一个标准的461为基础或160——设置。
我带着一个便宜的频谱分析仪跟踪发生器。跟踪发生器是一种内部信号源,创建一个信号振幅和频率相同的一组测量分析仪。我跑跟踪发生器信号到一个无端接的身高5英尺(150厘米),并返回信号路由到地平面。一个电流探针放置在传动线。一个简化的安装图纸所示图3。
图中显示的线在5厘米的僵局,通常被用于军事和航空航天测试。在第二个测试中,表面的线直接路由地平面,和第三个跑线路由连接飞机离开地面,这样在空间(与塑料站了,以避免其他寄生耦合)。电线被一个信号从100千赫至100兆赫。只有线感动三个扫描期间,并没有其他更改设置,和电流探针和身体一样靠近输出端口。所示的结果图4。
请注意以下几点:在10 MHz感应电流在地平面上的线是9 dB高于相同的线5厘米的僵局,和12 dB高于线转到“空间”,远离地面的飞机。超过30 MHz,这个系统开始分解,可能由于交叉耦合的能量源,线路阻抗(电感),和其他设置寄生元素。然而,30 MHz,结果是可重复的。
所以,这告诉了我们什么?首先,有耦合的能量从电线5厘米对峙地平面。
那不应该惊讶最有经验的军事和航天测试工程师。这也是如何路由连接在大多数军事和航天应用程序通常有导线金属结构。还要注意,无端接的电线紧密耦合的导电表面可以容性夫妇自己的返回路径。记住这是一个无端接的线,所以我不允许连接到地平面关闭电流环路。以关闭循环位移电流,时变电场由于线之间的电压差和地平面(返回)。物理学家将状态,“位移电流电磁辐射在传播过程中发挥核心作用,光和无线电波等。”1
当电缆内部设备应避免辐射敏感的电路,当可能的路线附近的电缆导电表面,如底盘。这样做,售票员可以更多能量到底盘的电路,并且最好路线诱导返回电流源控制的方式。相反,如果电缆是敏感有从高能源或嘈杂的电路或系统,路由电缆沿导电表面将有助于最小化能量诱导或耦合到它。这个来自高斯定律,平行电场的概念的理想导体表面趋于零。
当电缆内部设备应避免辐射敏感的电路,当可能的路线附近的电缆导电表面,如底盘。这样做,售票员可以更多能量到底盘的电路,并且最好路线诱导返回电流源控制的方式。相反,如果电缆是敏感有从高能源或嘈杂的电路或系统,路由电缆沿导电表面将有助于最小化能量诱导或耦合到它。这个来自高斯定律,平行电场的概念的理想导体表面趋于零。
一个地区常被忽视的是底盘的问题债券。确定盾构的质量的常见方法是考虑材料导电率、厚度、螺钉间距。电导率以及材料的厚度将提供最大的能力来保护。如果它不够导电,或者足够厚,你可能永远不会得到预期的结果。
现在考虑螺钉间距。一个概念用于间距所示的接触表面的数量图5。这个概念是接触发生第一第三紧固件之间的间距,最后第三,但是中间第三是开放的。
这些“经验法则”不考虑材料的刚度,紧固件的间距,涂料。例如,钢框的金属板盖宽50厘米,只有紧固件在角落里,中间的缝间隙的可能性是相当重要的。没有足够的坚硬盖子保持债券在中间。在这种情况下,紧固件可能需要5到10公分,确保债券。但有厚厚的盖厚壁底盘,紧固件之间的间距可能有点大,仍然保持债券。然而,整个事情可以去浪费在底盘是否有涂层。
如果一个人只看潜力开放,或窗口之间创建紧固件,屏蔽效能的因素,你可能会错过一个屏蔽的关键方面。金属板框的50厘米间距,如果窗口全部50厘米,与半波长的泄漏。下面的保护将成为有效的300 MHz。如果我们减少5厘米的间距,盾牌应该是20 dB更好的整个频率范围。然而通常情况并非如此。
在一个情况下,单元测试下厚壁铝制底盘,紧固件相隔5厘米。排放发现从1 - 10兆赫和失败的461年为基础的限制。在这个频率范围内,铝底盘应该有一个屏蔽效能超过100分贝。排放的重要项指出是盖子时并没有改变太多。它被发现的排放没有电缆。然而,当工程师清理掉所有的油脂积累的底盘和盖子的处理和建设单位,排放量下降了20 dB和通过了测试。
在这种情况下,单元测试是一个拥有大量内部电流的电源和几个磁核内。由此产生的磁场的布线、跟踪、电感和变压器,感应电流在铝底盘和电路板,然后在底盘的盖子。一旦这些电流开始流动,他们需要完成一个循环。感应电流达到缝时,他们遇到了一个阻抗直接阻止电流的流动。这创建了一个盖子和底盘之间的电压。两块金属之间的电压是在本质上天线和传输能量。这可能被视为一个转移阻抗问题,或创建整个接缝位移电流。这些金属部件之间的阻抗可能是由于绝缘材料(灰尘、油脂),太薄传输无线电频率通过从内到外底盘。然而,如果电流不能流穿过缺口,甚至小,那么生成的电压在双方的障碍将传输能量。
请注意,并不是所有的问题都从内部组件,电路,甚至被测试设备本身。在一个情况下,大型医疗设备被发现排放从150兆赫到250兆赫时特定的电路是精力充沛。几个工程师和技术员试图解决这个问题几个月。终于在EMC顾问时,顾问询问一个外部电源用于电路的问题。原来电源有非常强烈的辐射发射的问题由于二极管用于开关电源,然而没有人愿意确认外部来源。
当试图捕捉所有相关涉及EMC问题示意图,很难考虑所有方面将会出现。他们不提供直流对直流转换器与磁场地图,并经常不会注意用户关于感应磁场与组件。与电容和电感是最好的建模在他们代表绕组的电容。电容器应与电感建模表示铅或跟踪电感串联。电线和痕迹包括这两个方面。和二极管噪声生成器建立超过30 MHz。
作为电磁兼容工程师,我们需要精通几个学科,在许多工程领域,完全支持我们工作的工程师。图表只会告诉你故事的一部分。许多寄生虫元素不记录。机械制造技术发挥作用通过电磁兼容的要求。保持一个开放的头脑,考虑到不可能,并期望意想不到的。或者在福尔摩斯的话说,“当你消除所有的这是不可能的,然后剩下的,但是不可能,一定是真相。”2
引用
1《大英百科全书》,https://www.britannica.com/science/displacement-current。
2福尔摩斯的个案记录簿(1927),变白的冒险士兵,阿瑟·柯南道尔爵士。
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