一文教你如何正確選型電磁兼容（EMC）元器件

在復(fù)雜的電磁兼容環(huán)境中，每個電子和電氣產(chǎn)品除了能夠抵抗一定的外部電磁干擾外，還不能對電磁環(huán)境中的其他電子和電氣產(chǎn)品產(chǎn)生負(fù)擔(dān)不起的電磁干擾。換句話說，既要滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電磁敏感極限值要求，又要滿足其電磁發(fā)射極限值要求。這是電子電氣產(chǎn)品電磁兼容性應(yīng)解決的問題，也是電子電氣產(chǎn)品通過電磁兼容性認(rèn)證的必要條件。許多工程師在設(shè)計產(chǎn)品電磁兼容性時，往往無助或效果不理想，因此有必要討論。

對于電磁兼容的相關(guān)理論，電子元件技術(shù)網(wǎng)通過在線EMC半月談，EMC講臺和線下電磁兼容性研討會進(jìn)行了深入討論。現(xiàn)在我們通過一些圖片，直觀系統(tǒng)地回顧電磁兼容性的含義、電磁干擾的三個要素以及抑制電磁干擾的原理。然后根據(jù)EMC不同元器件的設(shè)計原理和結(jié)構(gòu)特點主要講解不同元器件的結(jié)構(gòu)特點EMC設(shè)計中的選擇和應(yīng)用技巧，EMC設(shè)計具有指導(dǎo)作用。

電磁兼容性元件是解決電磁干擾發(fā)射和電磁敏感性問題的關(guān)鍵。正確選擇和使用這些元件是電磁兼容性設(shè)計的前提。因此，我們必須深入掌握這些元件，才能設(shè)計出符合標(biāo)準(zhǔn)要求、性價比最好的電子電氣產(chǎn)品。每個電子元件都有自己的特點，所以在設(shè)計時要仔細(xì)考慮。接下來，我們將討論一些常見的電子元件和電路設(shè)計技術(shù)，以減少或抑制電磁兼容性。

元件組

有兩個基本的電子元件組：引腳和無引腳元件。引腳線元件具有寄生作用，特別是在高頻時。引腳形成一個小電感，大約1nH/mm/引腳。引腳末端也能產(chǎn)生小電容效應(yīng)，約4個pF。因此，引腳的長度應(yīng)盡可能短。與帶引腳的元件相比，無引腳、表面貼裝的元件寄生效果較小。典型值為:0.5nH寄生電感和0左右.3pF終端電容。

從電磁兼容性的角度來看，表面貼裝元件效果最好，其次是放射引腳元件，最后是軸向平行引腳元件。

一，EMC元件之電容

在EMC設(shè)計中，電容器是應(yīng)用最廣泛的部件之一，主要用于形成各種低通濾波器或去耦電容器和旁路電容器。大量的實踐表明：EMC在設(shè)計中，正確選擇和使用電容器不僅可以解決很多問題EMI問題，能充分體現(xiàn)效果好、價格低、使用方便的優(yōu)點。如果電容器的選擇或使用不當(dāng)，可能根本達(dá)不到預(yù)期目的，甚至加重EMI程度。

從理論上講，電容器的容量越大，容抗越小，濾波效果越好。有些人也有這個習(xí)慣。但大容量電容器一般寄生電感較大，自諧振頻率較低（如典型陶瓷電容器，0.1μF的f0=5MHz，0.01μF的f0=15MHz，0.001μF的f0=50MHz），高頻噪聲的去耦效果很差，甚至根本沒有。分離元件的濾波器頻率超過10MHz它將開始失去性能。組件的物理尺寸越大，轉(zhuǎn)折點的頻率就越低。這些問題可以通過選擇特殊結(jié)構(gòu)的電容器來解決。

貼片電容的寄生電感幾乎為零，總電感也可以降低到元件本身的電感，通常只是傳統(tǒng)電容寄生電感的1/3~1/5，自諧振頻率可達(dá)同容量帶引線電容的2倍(也有數(shù)據(jù)說可達(dá)10倍)，是射頻應(yīng)用的理想選擇。

傳統(tǒng)上，瓷電容器通常用于射頻應(yīng)用。但在實踐中，超小聚酯或聚苯乙烯薄膜電容器也適用，因為它們的尺寸與瓷電容器相當(dāng)。

三端電容可將小瓷電容頻率范圍從50MHz以下拓展到200MHz以上，這對抑制VHF頻段的噪聲非常有用。在這里。VHF或者更高的頻帶可以獲得更好的濾波效果，特別是為了保護(hù)屏蔽體不被穿透，必須使用饋通電容。

二，EMC元件之電感

電感是一種可以連接磁場和電場的元件，其固有的能力與磁場相互作用，使其潛在的比其他元件更敏感。與電容器類似，智能使用電感器也可以解決許多問題EMC問題。以下是兩種基本類型的電感：開環(huán)和閉環(huán)。它們的區(qū)別在于內(nèi)部磁場環(huán)。在開環(huán)設(shè)計中，磁場通過空氣閉合；在閉環(huán)設(shè)計中，磁場通過磁芯完成磁路。

電感中的磁場

與電容器相比，電感器具有無寄生感抗的優(yōu)點，因此其表面貼裝類型與引線類型沒有區(qū)別。

開環(huán)電感的磁場穿過空氣，會引起輻射和電磁干擾（EMI）問題。在選擇開環(huán)電感時，繞軸比棒或螺管更好，因為磁場將控制在磁芯中（即磁體中的局部磁場）。

開環(huán)電感

對于閉環(huán)電感，磁場完全控制在磁心中，所以這種類型的電感在電路設(shè)計中更理想，當(dāng)然也更貴。螺旋環(huán)閉環(huán)電感的一個優(yōu)點是，它不僅控制磁環(huán)在磁心中，而且消除所有外部附帶場的輻射。

磁芯材料主要有兩種:鐵和鐵氧體。鐵磁芯電感用于低頻場合(幾十種)kHz），鐵氧體磁芯電感用于高頻場合(在高頻場合)MHz）。因此，鐵氧體磁芯電感更適合EMC應(yīng)用。

在EMC應(yīng)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。鐵和鐵氧體可以作為電感磁芯骨架。鐵芯電感常用于低頻場合(幾十個)kHz），鐵氧體芯電感常用于高頻場合（MHz）。因此，鐵氧芯感應(yīng)體更適合EMC應(yīng)用。

三、濾波器結(jié)構(gòu)的選擇

EMC設(shè)計中的濾波器通常是指L，C由低通濾波器組成。不同結(jié)構(gòu)濾波器的主要區(qū)別之一是電容和電感的連接方式不同。濾波器的有效性不僅與其結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且還與連接網(wǎng)絡(luò)的阻抗有關(guān)。例如，單個電容器濾波器在高阻抗電路中效果良好，而在低阻抗電路中效果較差。

濾波器分類(基于功能)

濾波器分類(基于結(jié)構(gòu))

濾波器選型

四，EMC元件之磁珠

磁珠由氧磁體組成，電感由磁心和線圈組成。磁珠將交流信號轉(zhuǎn)化為熱能，電感存儲交流并緩慢釋放。

磁珠的電路符號是電感，但從型號上可以看出，磁珠用于電路功能。磁珠和電感原理相同，但頻率特性不同。

電感是儲能元件，磁珠是能量轉(zhuǎn)換（消耗）裝置。電感主要用于電源濾波電路，重點是防止傳導(dǎo)干擾；磁珠主要用于信號電路，主要用于EMI方面。磁珠用于吸收超高頻信號，如一些RF電路，PLL，振蕩電路，包括超高頻存儲電路（DDR，SDRAM，RAMBUS等)需要在電源輸入部分添加磁珠，而電感是一種儲能元件，用于電源輸入部分LC振蕩電路、中低頻濾波電路等，其應(yīng)用頻率范圍很少超過50MHz。

五，EMC元件二極管