濾波電容，共模電感和磁珠在EMC設(shè)計(jì)電路中很常見，是消除電磁干擾的三大工具。對于這三個在電路中的作用，我相信很多工程師都不清楚。本文從設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)出發(fā)，詳細(xì)分析了消除EMC三大武器的原則。
三大利器之濾波電容器
雖然從濾波高頻噪聲的角度來看，電容器諧振是不可取的，但電容器諧振并不總是有害的。當(dāng)確定要濾波的噪聲頻率時(shí)，可以調(diào)整電容使諧振點(diǎn)落在干擾頻率上。
在實(shí)際工程中，要過濾的電磁噪聲頻率往往高達(dá)幾百兆，甚至超過1兆。對于這種高頻電磁噪聲，必須使用穿透電容器有效過濾。普通電容器無法有效過濾高頻噪聲的原因有兩個。其中一個原因是電容導(dǎo)感引起電容共振，對高頻信號產(chǎn)生較大阻抗，削弱了對高頻信號的旁路效應(yīng)。另一個原因是導(dǎo)線之間的寄生電容導(dǎo)致高頻信號的耦合，降低了濾波效果。
通過中心電容可以有效地濾除高頻噪聲，因?yàn)橹蓖ㄖ行碾娙莶粌H存在導(dǎo)聯(lián)電感導(dǎo)致電容諧振頻率過低的問題，而且可以直接安裝在金屬板上，金屬板起到高頻隔離的作用。然而，當(dāng)使用穿透電容器時(shí)，需要注意的問題是安裝問題。穿透電容的最大弱點(diǎn)是對高溫和溫度沖擊的恐懼，這使得鐵芯通孔電容器很難焊接到金屬面板上。許多電容器在焊接過程中損壞。特別是當(dāng)需要在面板上安裝大量穿透電容器時(shí)，只要有損壞，就很難修復(fù)，因?yàn)楫?dāng)損壞的電容器被移除時(shí)，就會對其他電容器造成損害。

三大利器之共模電感

由于EMC面臨的問題主要是共模干擾，因此共模電感也是常用的強(qiáng)大元件之一。共模電感是以鐵氧體為核心的共模干擾抑制裝置。它由兩個相同的尺寸組成。具有相同匝數(shù)的線圈對稱地纏繞在相同的鐵氧體環(huán)形磁芯上以形成四端子器件，其對共模信號具有抑制效應(yīng)并且具有小的電感。漏電感幾乎不起作用。原理是當(dāng)共模電流流過時(shí)，磁環(huán)中的磁通量相互疊加，因此電感相對較大，共模電流受到抑制，當(dāng)兩個線圈流過差模電流時(shí)，磁環(huán)中的磁性通過相互抵消，幾乎沒有電感，因此差模電流可以無衰減地通過。因此，共模電感器可以有效地抑制平衡線中的共模干擾信號，并且對線路正常傳輸?shù)牟钅Ｐ盘枦]有影響。
共模電感器制造時(shí)應(yīng)符合下列要求：
1）繞組線圈芯上的導(dǎo)線必須彼此絕緣，以確保在瞬時(shí)過電壓下線圈之間沒有故障短路。
2）當(dāng)線圈流過瞬時(shí)大電流時(shí)，磁芯不應(yīng)飽和。
3）線圈中的磁芯應(yīng)與線圈絕緣，以防止兩者在瞬態(tài)過電壓下發(fā)生故障。
4）線圈應(yīng)盡量單層繞制，減少線圈的寄生電容，提高線圈提供瞬時(shí)過電壓的能力。
在正常情況下，注意同時(shí)選擇要過濾的頻帶。共模阻抗越大，越好。因此，在選擇共模電感時(shí)，需要考慮器件數(shù)據(jù)，主要是基于阻抗頻率曲線。此外，在選擇時(shí)，我們還會注意差模阻抗對信號的影響。我們主要注意差模阻抗，特別注意高速端口。
三大利器之磁珠
在產(chǎn)品數(shù)字電路EMC設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常使用磁珠。鐵素體材料是鐵-鎂合金或鐵-鎳合金.該材料具有較高的導(dǎo)電性，可作為高頻、高電阻電容最小的電感線圈。鐵氧體材料由于其在低頻時(shí)的主電感特性，通常在高頻下使用，因此在線路上的損耗很小。在高頻下，它們主要表現(xiàn)為電抗比和隨頻率的變化。在實(shí)際應(yīng)用中，鐵氧體材料被用作射頻電路的高頻衰減器。實(shí)際上，鐵氧體相當(dāng)于電阻和電感的并聯(lián)，電阻在低頻是由電感短路的，并且在高頻時(shí)電感阻抗變得相當(dāng)高，使得所有的電流都通過電阻。鐵氧體是一種將高頻能量轉(zhuǎn)化為熱能的耗能裝置，由鐵氧體的電阻特性決定。
鐵氧體磁珠比普通電感器具有更好的高頻濾波特性。鐵氧體在高頻下表現(xiàn)出電阻，相當(dāng)于具有低品質(zhì)因數(shù)的電感，因此它可以在相對寬的頻率范圍內(nèi)保持高阻抗，從而提高高頻濾波性能。在低頻帶中，阻抗由電感器的感抗組成。 R在低頻時(shí)較小，并且磁芯的磁導(dǎo)率高。因此，電感大，L起主要作用，反射和抑制電磁干擾;和磁芯的損耗很小，整個器件是低損耗，高Q值的電感。這種電感很容易引起共振。因此，在低頻范圍內(nèi)，有時(shí)會發(fā)生使用鐵氧體磁珠后的干擾增強(qiáng)。在高頻帶中，阻抗由電阻分量組成。隨著頻率增加，磁芯的磁導(dǎo)率降低，導(dǎo)致電感器的電感減小和電感分量減小。然而，此時(shí)，磁芯的損耗增加，并且電阻分量增加，導(dǎo)致總阻抗增加。當(dāng)高頻信號通過鐵氧體時(shí)，電磁干擾被吸收并轉(zhuǎn)換成熱能消散。
鐵氧體抑制元件廣泛應(yīng)用于印刷電路板、電源線和數(shù)據(jù)線。如果在印刷電路板電源線入口處增加鐵氧體抑制元件，可以濾除高頻干擾。鐵氧體磁環(huán)或磁珠是專門為抑制信號線和電力線的高頻干擾和尖峰干擾而設(shè)計(jì)的。它們還具有吸收靜電放電脈沖干擾的能力。
片狀珠子或片狀電感的使用主要是在實(shí)際應(yīng)用中，需要在諧振電路中使用片狀電感（pp）和電源接口，在共振電路中使用片狀電感的有：單片/memi的并聯(lián)電路，在電視中需要消除不需要的并聯(lián)電路/聲門電路的高頻輸出電路，過濾式射頻串接電路，使用片狀磁珠和片狀電感的最佳選擇：無線電電感（rf）和
磁珠的單位是歐姆，因?yàn)榇胖榈膯挝皇菢?biāo)稱的，根據(jù)它在一定頻率產(chǎn)生的阻抗，而且阻抗單位也是歐姆。磁珠數(shù)據(jù)表一般以100 MHz為基礎(chǔ)，給出了磁珠的頻率和阻抗特征曲線，例如，在100 MHz頻率下，磁珠的阻抗相當(dāng)于1000歐姆?？紤]到我們要過濾的頻帶，磁珠阻抗越大，越好。通常，選擇600歐姆阻抗。
另外，在選擇磁珠時(shí)，需要注意磁珠的磁通量。通常，需要80％的降額。使用電源電路時(shí)，應(yīng)考慮直流阻抗對電壓降的影響。