電磁兼容(EMC)元器件的正確選型和應用技巧

我們通過一些圖片，直觀的系統的回顧電磁兼容的含義、電磁干擾的三要素以及抑制電磁干擾的原理。再根據EMC設計原理和元器件不同的結構特點，主要講解不同元器件在EMC設計中的選擇及應用技巧，對EMC設計具有指導作用。

　　電磁兼容的定義

　　電磁干擾的三要素

　　抑制電磁干擾的原理

　　EMC主要解決方法 預防比屏蔽更加有效

　　電磁兼容性元器件是解決電磁干擾發射和電磁敏感度問題的關鍵，正確選擇和使用這些元器件是做好電磁兼容性設計的前提。因此，我們必須深入掌握這些元器件，這樣才有可能設計出符合標準要求、性能價格比最優的電子、電氣產品。而每一種電子元件都有它各自的特性，因此，要求在設計時仔細考慮。接下來我們將討論一些常見的用來減少或抑制電磁兼容性的電子元件和電路設計技術。

　　元件組

　　有兩種基本的電子元件組：有引腳的和無引腳的元件。有引腳線元件有寄生效果，尤其在高頻時。該引腳形成了一個小電感，大約是1nH/mm/引腳。引腳的末端也能產生一個小電容性的效應，大約有4pF。因此，引腳的長度應盡可能的短。與有引腳的元件相比，無引腳且表面貼裝的元件的寄生效果要小一些。其典型值為：0.5nH的寄生電感和約0.3pF的終端電容。

　　從電磁兼容性的觀點看，表面貼裝元件效果最好，其次是放射狀引腳元件，最后是軸向平行引腳的元件。

　　一、EMC元件之電容

　　在EMC設計中，電容是應用最廣泛的元件之一，主要用于構成各種低通濾波器或用作去耦電容和旁路電容。大量實踐表明：在EMC設計中，恰當選擇與使用電容，不僅可解決許多EMI問題，而且能充分體現效果良好、價格低廉、使用方便的優點。若電容的選擇或使用不當，則可能根本達不到預期的目的，甚至會加劇 EMI程度。

　　從理論上講，電容的容量越大，容抗就越小，濾波效果就越好。一些人也有這種習慣認識。但是，容量大的電容一般寄生電感也大，自諧振頻率低(如典型的陶瓷電 容，0.1μF的f0=5 MHz，0.01μF的f0=15 MHz，0.001μF的f0=50 MHz)，對高頻噪聲的去耦效果差，甚至根本起不到去耦作用。分立元件的濾波器在頻率超過10 MHz時，將開始失去性能。元件的物理尺寸越大，轉折點頻率越低。這些問題可以通過選擇特殊結構的電容來解決。

　　貼片電容的寄生電感幾乎為零，總的電感也可以減小到元件本身的電感，通常只是傳統電容寄生電感的1/3~1/5，自諧振頻率可達同樣容量的帶引線電容的2倍(也有資料說可達10倍)，是射頻應用的理想選擇。

　　傳統上，射頻應用一般選擇瓷片電容。但在實踐中，超小型聚脂或聚苯乙烯薄膜電容也是適用的，因為它們的尺寸與瓷片電容相當。

　　三端電容能將小瓷片電容頻率范圍從50 MHz以下拓展到200 MHz以上，這對抑制VHF頻段的噪聲是很有用的。要在VHF或更高的頻段獲得更好的濾波效果，特別是保護屏蔽體不被穿透，必須使用饋通電容。

　　二、EMC元件之電感

　　電感是一種可以將磁場和電場聯系起來的元件，其固有的、可以與磁場互相作用的能力使其潛在地比其他元件更為敏感。和電容類似，聰明地使用電感也能解決許多 EMC問題。下面是兩種基本類型的電感：開環和閉環。它們的不同在于內部的磁場環。在開環設計中，磁場通過空氣閉合;而閉環設計中，磁場通過磁芯完成磁路，如下圖所示。

　　電感中的磁場

　　電感比起電容一個優點是它沒有寄生感抗，因此其表面貼裝類型和引線類型沒有什么差別。

　　開環電感的磁場穿過空氣，這將引起輻射并帶來電磁干擾(EMI)問題。在選擇開環電感時，繞軸式比棒式或螺線管式更好，因為這樣磁場將被控制在磁芯(即磁體內的局部磁場)。

　　開環電感

　　對閉環電感來說，磁場被完全控制在磁心，因此在電路設計中這種類型的電感更理想，當然它們也比較昂貴。螺旋環狀的閉環電感的一個優點是：它不僅將磁環控制在磁心，還可以自行消除所有外來的附帶場輻射。

　　電感的磁芯材料主要有兩種類型：鐵和鐵氧體。鐵磁芯電感用于低頻場合(幾十KHz)，而鐵氧體磁芯電感用于高頻場合(到MHz)。因此鐵氧體磁芯電感更適合于EMC應用。

　　在EMC應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。鐵和鐵氧體可作電感磁芯骨架。鐵芯電感常應用于低頻場合(幾十KHz)，而鐵氧體芯電感常應用于高頻場合(MHz)。所以鐵氧芯感應體更適合于EMC應用。