电磁干扰量测抑制与滤波器设计.DOC

電磁干擾量測、抑制與濾波器設計 講員：羅有綱 國立台灣科技大學電子系 日期：92年2月12日 內容 ? 簡介 ? 傳導性EMI量測系統 雜訊分離技術 ? 濾波器設計與元件選擇 ? 電腦輔助軟體規劃 設計實例 PCB雜訊抑制技術 ? 結論 簡介 ? 電磁干擾(EMI)與電磁相容(EMC) EMI ( 雜訊藉由傳導(Conducted)或輻射(Radiated)方式侵入系統，甚而影響系統操作 EMS ( 系統元件抑制外界雜訊的能力 EMC ( 電子設備對於外界電磁環境的容忍程度 一個好的設計 ( ( 不會產生雜訊影響其他系統 ( 不受其他系統雜訊的影響 ( 所產生的雜訊不會影響本身系統 簡介 ? EMI抑制效果與產品開發階段的關係 ( 預防重於治療 簡介 ? 電磁干擾三要素 雜訊放射源 ( 雜訊耦合路徑 ( 感受體 N = G ( C ( S ? 降低干擾嚴重性的技術： G ( 增加脈波信號的上升、下降時間 高頻切換開關兩端加上snubber C ( 接地、遮蔽、隔離、改善佈線 S ( 濾波器 簡介 ? EMI傳導路徑 ( 輻射性 ( 雜訊藉由開放空間(空氣)向外傳遞 ( 遮蔽、接地、隔離等 ( 傳導性 ( 雜訊藉由任何電路元件而傳遞 ( 濾波器 ( 複合性 ( 上述兩者綜合 ( 以頻率範圍區分 簡介 切換式電源供應器的EMI ( AC電源 ( SMPS ( 電子系統 ( 產生原因1 內部高頻切換動作 ( 高頻方波 v(t) = D((1+ ?2Ancosn?ot) D：責任週期 An = sin(n?D)/n?D 簡介 產生原因2 開關切換瞬間 ( di/dt、dv/dt高 ( 雜訊電壓或電流 抑制對策 (系統參數：輸出功率、元件值、切換頻率等 (外加電路：緩振器、軟切換技術等 (電路佈線：接地處理、元件位置等 (屏蔽、濾波器 簡介 ? EMI相關規範 國家或組織 法規 美國 FCC 德國 VDE 歐洲 CE 日本 VCCI IEC CISPR 台灣 CNS 簡介 ? FCC Class B規範 Radiated Emission (3m) Frequency (MHz) ?V / m dB?V / m 30 ~ 88 100 40 88 ~ 216 150 43.5 216 ~ 960 200 46 960 500 54 Conducted Emissions Frequency (MHz) ?V dB?V 0.45 ~ 30 250 48 簡介 ? 差模雜訊與共模雜訊 差模(Differential-mode, DM)雜訊：兩導線上的電流其振幅相等而相位相反者 共模(Common-mode, CM)雜訊：兩導線上的電流其振幅相差極小，而相位相同者 ( 各個擊破 簡介 電磁干擾耦合途徑 簡介 電磁干擾耦合途徑 (輻射耦合 ( 1. 透過裝置外殼 2. 透過外殼縫隙或孔洞 3. 透過連接導線 4. 非正常輻射 (電導性耦合 ( 直接耦合或共阻抗耦合 (電容性耦合 ( 雜散電容+雜散電阻 ( 對地阻抗、頻率 (電感性耦合 ( 互感 簡介 電磁干擾抑制對策 配線、接地、屏蔽、濾波器 (次級使用軟性恢復二極體 (次級串接可飽和電感 (配線短、使用絞線、電流迴路面積小 (降低共同阻抗 (加入緩振器、使用軟切換技術 (加入EMI濾波器 (主變壓器初次級繞組間的屏蔽 (功率晶體與散熱片間的屏蔽 (金屬外殼接地 傳導性EMI量測系統 ? 系統方塊圖 傳導性EMI量測系統 ? 電源傳輸阻抗穩定網路 (Line impedance stabilization network, LISN) ( ( 使得由待測物所看出之交流電源阻抗在 整個傳導性EMI的測試頻帶內為一穩定值 ( 阻隔非由待測物所產生之傳導性EMI ( 傳輸60 Hz電力信號至待測物 ( 拾取由待測物所產生的雜訊 傳導性EMI量測系統 ? LISN的內部電路 傳導性EMI量測系統 ? LISN在10 kHz ~ 100 MHz的阻抗特性 傳導性EMI量測系統 測量設備接法 傳導性EMI量測系統 測量設備接法 內接電線離地至少40 cm，過長部份綁成30-40 cm之線束。 連至周邊設備之I/O線必須綁束，末端可以接上正確之終端阻抗，總長不得超過1 m。 待測物接至LISN，未使用的LISN接頭須接上50 ?阻抗，其餘設備由第二台LISN供電，LISN距離待測物至少80 cm。 手動設備如鍵盤、滑鼠等之接線，必須儘可能靠近主機。 非待測物設備與待測物之間距離為10 cm，顯示器例外。 待測物後緣須與測試桌切齊。 測試桌後緣漢與地面相接之垂直導電平面之間至少距離