單片機的EMC測試及故障排除

3 電磁兼容性新器件新材料的應用

3.1 電源線(xiàn)濾波器

電源線(xiàn)濾波器安裝在電源線(xiàn)與電子設備之間，用于擬制電能傳輸中寄生的電磁干擾，對提高設備的可靠性有重要作用。濾波器允許一些頻率通過(guò)，而對其它頻率的成份加以擬制。根據干擾源的特性、頻率范圍、電壓和阻抗等參數及負載特性的要求，適當選擇濾波器。

3.2 信號阻隔變壓器

脈沖型（數字或晶閘管門(mén)驅動(dòng)）或模擬隔離式變壓器與交流電源中使用的隔離變壓器與交流電源中使用的隔離變壓器的原理相同，但傳輸頻帶卻完全不同，有用信號處理對變壓器的一些性能要求（例如失真、3dB帶寬、損耗、對稱(chēng)性、阻抗、脈沖延時(shí)等）非常嚴格。這種變壓器屬于寬帶設備，最高頻率與最低頻率的比值fMAX/fMIN達到數十倍。通過(guò)在發(fā)送端或接收端切斷共模地環(huán)路，隔離變壓器在不改變差模信號的同時(shí)擬制共模噪聲。由于共模電壓是加在變壓器一次側、二次側的兩邊，這種隔離器必須具有較高的擊穿電壓：典型值為1.5kV，某些場(chǎng)合則高達10kV。

信號變壓器的主要優(yōu)點(diǎn)是它的簡(jiǎn)單、耐用、持久和線(xiàn)性，而且價(jià)格適中。當頻率增加時(shí)，其電磁兼容性能下降。

應用場(chǎng)合：

*當需要環(huán)路隔離時(shí)，其頻率范圍從直流到幾十MHz；

*在低噪聲和低失真條件下傳輸模擬小信號（≤10mV）時(shí)，信號線(xiàn)上可能存在幾V至幾kV的共模電壓；

*在晶閘管應用電路中，將觸發(fā)器驅動(dòng)電路與共模電壓隔離；

*作為一個(gè)現場(chǎng)解決方案，可用來(lái)切斷一個(gè)地環(huán)路和搭建一個(gè)平衡連接或非平衡連接傳輸線(xiàn)路。

3.3 電源隔離變壓器、電源穩壓器和不間斷電源

（1）電源隔離變壓器

普通的隔離變壓器可以在低頻范圍切斷主電源線(xiàn)的接地環(huán)路。當頻率升高時(shí)，電氣隔離由于一次側間寄存電容C1-2的存在而下降。為了減少寄生電容的影響，可以使用落系、螺旋狀、分立式的一次和二次繞組，這樣可以將寄生電容減小為原為的1/3～/10。

（2）法拉第屏蔽變壓器

在一次和二次線(xiàn)圈之間包著(zhù)一層鋁箔或銅箔，并使之不與線(xiàn)圈接觸以免形成短路。法拉第屏蔽或靜電屏蔽層接地。應用范圍如下：

*應用于入室電源或電源分配箱上，作為簡(jiǎn)單1：1的隔離變壓器，隔離50/60Hz的地環(huán)路；

*在同一系統中的某一部分重新產(chǎn)生對地保持中性的交流電源，與總電源分配點(diǎn)保持電氣隔離；

*應用于當系統中存在很大的對地漏電電流時(shí)，防止過(guò)渡頻繁觸發(fā)系統中的接地故障檢測器；

*可以與電源線(xiàn)濾波器結合使用，電源線(xiàn)濾波器的衰減特性?xún)H開(kāi)始于幾十或幾百kHz以上。

3.4 暫態(tài)抑制器

變阻器和固態(tài)變阻器（transzorbs）是具有非線(xiàn)性V-I特性曲線(xiàn)的元件，可以作為穩壓元件。當電壓通過(guò)該器件后就被箝位在等于或大于擊穿電壓VBR的電壓值上。該器件的響應速度快，但在處理的能量值上有一定限制。

3.5 搭接、接地連續性和減少RF阻抗器件

①接地編織層或金屬帶寬而扁的導線(xiàn)比同樣橫截而積的圓導線(xiàn)具有較小的電感。作為優(yōu)先的選擇參考，可以使用：

*扁平金屬帶；

*帶有扁平接地端子的扁平編織層；

*圓形、多股絞線(xiàn)的跳線(xiàn)。

②印制電路板（PCB）接地墊片。為了建立一個(gè)更直接的低阻擾電磁干擾電流接收器，需要使用接地墊片。通常在樹(shù)脂型墊片中間有一個(gè)彈簧夾，用以在一邊的OV銅板上和加一邊PCB的安裝底盤(pán)上提供較強的可靠壓力。由于彈簧是銅錫材料制成的，電氣接觸性能良好，接觸電阻為mΩ數量級。

③金屬電費線(xiàn)槽及其肥共的金屬編織層。金屬電纜托架、公共導線(xiàn)和金屬編織層的作用是傳輸幾個(gè)相互連接的設備之間的部分接地EMI環(huán)流?？梢园阉醋魇遣煌妆P(pán)或地線(xiàn)之間的共模短路通道，但實(shí)際上除了直流或交流50/60Hz，這種方法不能應用于較長(cháng)的距離；可用于計算機室、工廠(chǎng)車(chē)間或其它有許多非屏蔽電費的大型場(chǎng)地，不可能或很難將它們換成屏蔽電費或裝入管道。

④地阻抗減小，墊高的金屬底板接地襯墊。為了減少傳導瞬態(tài)干擾的輸入和周?chē)h(huán)境射頻場(chǎng)對系統的影響，可以通過(guò)設置室內參考接地板或接地網(wǎng)絡(luò )加以改善。通過(guò)這種方法，可以很容易地在高達幾百MHz的頻率上達到20dB的改善，也可以減少在同一個(gè)房間里的不同設備之間的地電位偏差。

另一種技術(shù)：在室內，建議安裝抬高的金屬底板（RMF），利用地磚的筋條作為接地參考柵格；把把塑料減震墊片換成導電減震墊片，就可以建立很好的、持久的電氣連接。

②臨時(shí)接地板。這種后各解決方案最初是IBM公司的安裝規劃工程師們使用的，即安裝一塊銅板或電鍍鋼板。對于那些沒(méi)有“實(shí)際地”的場(chǎng)合，由于臨時(shí)接地板與建筑特結構之間有較大的電容（300～1000pF），這給電磁干擾濾波器、瞬態(tài)保護器和隔離變壓器的法拉第屏蔽層提供了有較的吸收裝置。在高頻端，這種虛地比長(cháng)的、綠的或黃綠的接地導線(xiàn)更有效。

結語(yǔ)

在實(shí)際EMC測試應用中，除了通過(guò)標準資格實(shí)驗室的鑒定測試以外，還有兩種可行的方法也是被業(yè)界所認可的：TCF（Technical Construction File）和Self Ceritification(自檢證明)?？垢蓴_能力測試是十分實(shí)用的測試項目。實(shí)現電磁兼容的最好辦法是，將所有的數字及模擬電路均視為對高頻信號響應的電路，用高頻設計方法來(lái)處理電費屏蔽、PCB布線(xiàn)和共模濾波。采用整塊地平面和電源面也很重要，對模擬電路也該如此，這樣做有利于限制高頻共模環(huán)環(huán)。大多數瞬態(tài)干擾均屬高頻，并產(chǎn)生很強的輻射能量。