電路保護(hù)方法 乎所有電子 OEM 領(lǐng)域的功能密度正在日益增長，使寶貴的硅片更易于受到真實(shí)世界的損害。采取花錢較少的簡單措施，就可以 保護(hù) 您的產(chǎn)品和您公司的聲望，還能在極端情況下保護(hù)您的客戶。 要點(diǎn) 產(chǎn)品的聲譽(yù)依賴于產(chǎn)品的牢靠性。 在確定一個(gè) 瞬變 保護(hù)電路之前，要比較你的電路對漏電流和并聯(lián)電容的容限。 要將候選保護(hù) 器件 的速度與你打算預(yù)防的瞬變的合理模型進(jìn)行比較。 要提防在沒有瞬變源模型和測試方法的情況下就規(guī)定瞬變耐受電平的 IC 制造商。單單瞬變耐受電平是不能說明什么問題的。 由于電子行業(yè)向作為優(yōu)勢設(shè)計(jì)工具的小尺寸 CMOS 工藝的演進(jìn)，業(yè)已提高了信號(hào)處理與計(jì)算性能、能量效率、經(jīng)濟(jì)性以及緊湊性，但在面臨不可 避免的常見電氣瞬變危害時(shí)同時(shí)又使 IC 固有的牢靠性下降。 概括說來，瞬變源可分為閃電、開關(guān)、 EMP（電磁脈沖）和 ESD（靜電放電）四種。在這四種瞬變源中， EMP 很少見，主要由核事件產(chǎn)生。但是，與 EMP 一樣，幾乎所有電瞬變源都是由存儲(chǔ)的能量突然釋放產(chǎn)生的。閃電和 ESD 是由靜電荷突然釋放產(chǎn)生的，而開關(guān)瞬變通常是由于存在顯式電抗或寄生電抗時(shí)電流或 電壓 發(fā)生突變，導(dǎo)致靜電場或電 磁場劇變而產(chǎn)生的。 某一類中的瞬變源往往表現(xiàn)出相同的時(shí)域特性。例如，開關(guān)瞬變具有周期性的特點(diǎn)，其幅度與重復(fù)頻率會(huì)因某一裝置的細(xì)節(jié)不同而各異。閃電與 ESD 脈沖則是非周期性的，其發(fā)生地點(diǎn)超出了大的地理趨勢，是不可預(yù)測的（圖 1）。（ TechFlick：圖 1 的動(dòng)畫版，顯示全球每平方公里每年的閃電數(shù)。圖形與視頻均由 NASA 國際空間科學(xué)與技術(shù)中心閃電組提供。） 閃電與 ESD 脈沖也是難以測量的，其幅度變化范圍很大。各工業(yè)部門都開發(fā)并推廣了各種瞬變源的標(biāo)準(zhǔn)與試驗(yàn)方法。這些標(biāo)準(zhǔn)盡管在一些重要方面（例如電荷存儲(chǔ)與源阻抗）可能各有不同，但在瞬變對在其它情況下不會(huì)令人懷疑的電路的危害是如何出現(xiàn)的原理上卻是一致的（表 1）。這種表格式的數(shù)據(jù)反映的情況是不全面的：瞬變波形不是方波，但上升時(shí)間呈快速指數(shù)型，下降時(shí)間則是緩慢的指數(shù)型，在峰值波幅處幾乎沒有停留時(shí)間。 對于任何易受瞬變影響的給定節(jié)點(diǎn)來說，其保護(hù)方法必須同時(shí)滿足幾個(gè)要求。這種保護(hù)方法必須能將被保護(hù)節(jié)點(diǎn)箝位在安全電位上。因此，一個(gè)合適的保護(hù)器件因其保護(hù)的電路類型不同而有所不同。保護(hù)器件對于瞬變上升沿的響應(yīng)必須足夠快，以保持節(jié)點(diǎn)電壓低于損壞閾值。低電感并聯(lián)器件和低電容串聯(lián)組件都有助于滿足這一要求，但條件是印制電路板的設(shè)計(jì)要采用良好的高速布線技術(shù)來實(shí)現(xiàn)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)。最后，這種保護(hù)方法要么必須能 吸收瞬變產(chǎn)生的能量，要么必須使該能量在瞬變源阻抗上耗散掉。由于這一原因， OEM 設(shè)計(jì)師不能總是依賴于半導(dǎo)體的片上保護(hù)單元，而常常必須增加電路板級(jí)的保護(hù)組件。因此，對某一給定的瞬變類型來說，確定其保護(hù)方法的第一步就是計(jì)算電路必須吸收的總脈沖能量。另外還要考慮可能的重復(fù)頻率與升溫時(shí)間常數(shù)，以保證箝位組件在關(guān)鍵時(shí)刻不過熱。 最經(jīng)常受影響的節(jié)點(diǎn)是一個(gè)系統(tǒng)中暴露在外的端口，其中包括電源入口和信號(hào) I/O 。這些節(jié)點(diǎn)可能還包括接近絕緣表面的一些內(nèi)部節(jié)點(diǎn)，鍵盤和顯示器中的情況就是這樣。瞬變未必產(chǎn)生于某根特定的引腳，從 而損壞其相關(guān)電路與某個(gè)子系統(tǒng)連接的引腳上產(chǎn)生的瞬變脈沖可通過電容耦合到連接其它子系統(tǒng)的引腳上，然后發(fā)生擊穿，或在擊穿之后的電流突變期間，通過電感耦合到連接其它子系統(tǒng)的引腳上。在這樣的情況下，只保護(hù)最初的受害電路是不夠的。例如，如果某個(gè)設(shè)備將信號(hào)引腳與電源輸入線捆綁在一起，比如說由電動(dòng)機(jī)引起的電源瞬變就會(huì)耦合到信號(hào)節(jié)點(diǎn)，但信號(hào)幅度有所降低。 高速電路的保護(hù)之所以具有挑戰(zhàn)性，是因?yàn)楦咚匐娐穼槲浑娐妨硗饧拥奖槐Ｗo(hù)節(jié)點(diǎn)的并聯(lián)電容負(fù)載很敏感。這就是光纖饋線在高速通信中，甚至對于短距離鏈路（如機(jī)架到機(jī)架的鏈路）具 有吸引力的幾個(gè)原因之一（參考文獻(xiàn) 1 和 2）。 工業(yè)和醫(yī)療信號(hào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中常見的隔離前端可阻擋很大的共模電壓，而卻讓信號(hào)的差模分量通過。共模分量出現(xiàn)在隔離層上，隔離層的擊穿電壓有限，通常為 500V 2kV 。超出隔離層擊穿電壓的瞬變信號(hào)（如 ESD 脈沖）將通過隔離層的設(shè)計(jì)所確定的一條路徑向系統(tǒng)一方的接地放電（圖 2）。這種路徑的可預(yù)測性大小不一，取決于隔離層的類型：光隔離層、電容隔離層或磁隔離層。 以毒攻毒 用峰值電壓和峰值電流表示的閃電脈沖是你需要預(yù)防的最大瞬變源。即使在距離閃電地點(diǎn)很遠(yuǎn)的地方，閃電引起的浪涌也具有相當(dāng)高的能量，很少有保護(hù)器件能幸免于難，遠(yuǎn)不足以保護(hù)它們所連接的節(jié)點(diǎn)。表 2 進(jìn)一步表明表 1 中閃電特性的擊穿情況。 最可能遭受閃電的節(jié)點(diǎn)連接到電源輸入端，或者連接到很長的室外信號(hào)饋線，如POTS（普通老式電話系統(tǒng)）、 DSL 或有線電視系統(tǒng)中的信號(hào)饋線。盡管 POTS 饋線的帶寬適中，但 DSL 是安裝在 POTS 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上的，所以保護(hù)器件的并聯(lián)電容必須最小，有線電視的情況也是一樣。 GDT（氣體放電管），也稱等離子體避雷器，是這種大型分布式系統(tǒng)的第一道防線。 在正常的工作條件下，一只 GDT 的并聯(lián)阻抗約為 1 T ，并聯(lián)電容為 1 pF 以下。當(dāng)施加在 GDT 兩端的電勢低于氣體電離電壓（即 “輝光 ”電壓）時(shí)， GDT 的小漏電流（典型值小于 1 pA）和小電容幾乎不發(fā)生變化。一旦 GDT達(dá)到輝光電壓，其并聯(lián)阻抗將急劇下降，從而電流流過氣體。不斷增加的電流使大量氣體形成等離子體，等離子體又使該器件 上的電壓進(jìn)一步降低至 15V 左右。當(dāng)瞬變源不再繼續(xù)提供等離子電流時(shí)，等離子體就自動(dòng)消失。 GDT的凈效果是一種消弧作用，它能在 1ms 內(nèi)將瞬變事件期間的電壓限制在大約 15V以下。 GDT的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是迫使大部分能量消耗在瞬變的源阻抗中，而不是消耗在保護(hù)器件或被保護(hù)的電路中。 GDT 的觸發(fā)電壓由信號(hào)電壓的上升速率（ dV/dt）、 GDT的電極間隔、氣體類型以及氣體壓力共同確定該器件可以承受高達(dá) 20 kA 的電流。 GDT 有單極和三極兩種形式（圖 3）。三極 GDT是一個(gè)看似簡單的 器件 ，能在大難臨頭的關(guān)鍵時(shí)刻保持一個(gè)差分線對的平衡：少許的不對稱可以使 瞬變 脈沖優(yōu)先耦合到平衡饋線的某一側(cè)，因而產(chǎn)生一個(gè)巨大的差分信號(hào)。即使瞬變事件對稱地發(fā)生在平衡饋線上，兩個(gè) 保護(hù) 器件響應(yīng)特性的微小差別也會(huì)使一個(gè)破壞性的脈沖振幅出現(xiàn)在系統(tǒng)的輸入端上。三極 GDT在一個(gè)具有共享氣體容積的管內(nèi)提供一個(gè)差分器件和兩個(gè)并聯(lián)器件。造成一對電極導(dǎo)通的任何條件都會(huì)使所有三個(gè)電極之間導(dǎo)通，因?yàn)闅怏w的狀態(tài)（絕緣狀態(tài)、電離狀態(tài)或等離子狀態(tài)）決定了放電管的行為。 加上 MOV MOV（金屬氧化 物變阻器）是隨 電壓 而變化的非線性電阻器。燒結(jié)的金屬氧化物形成一種猶如兩個(gè)背對背串接的齊納二極管的結(jié)構(gòu)。在正常工作情況下， MOV 的典型漏電流為 10 mA 量級(jí)，并聯(lián)電容約為 45 pF。電壓升高到超過 MOV 閾值，就會(huì)使其中一個(gè)分布式齊納二極管產(chǎn)生雪崩，因而使該器件對被保護(hù)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行箝位。不斷增加的電流最終使器件兩端的電壓上升 這是大多數(shù)批量材料都有的一個(gè)限制因素。 作為一種箝位 器件， MOV 能大量吸引瞬變能量，而氣體放電管則將瞬變能量耗散在瞬變源阻抗以及瞬變源與被保護(hù)節(jié)點(diǎn)之間的電阻中。在容許 MOV 的漏電和并聯(lián)電容的應(yīng)用場合（如電源、 POTS 和工業(yè)傳感器）， MOV 可配合 GDT ，對閃電引起的瞬變進(jìn)行良好的二次防護(hù)，因?yàn)?MOV 的觸發(fā)速度要比氣體等離子體避雷器快一個(gè)數(shù)量級(jí)。反復(fù)出現(xiàn)的過熱應(yīng)力的累積會(huì)使 MOV 過熱，降低其性能。因此，務(wù)必仔細(xì)分析你打算支持的瞬變規(guī)范，確定你要求 MOV 吸收的總能量和最壞情況下的瞬變重復(fù)率，保守地制定器件的規(guī)格。 手指放電 對 OEM 電子產(chǎn)品來說，最常見的瞬變危害是 ESD。在設(shè)計(jì)防止 ESD 損壞的保護(hù)電路時(shí)，必須解決三方面的問題：首先，有許許多多標(biāo)準(zhǔn)可供使用，這意味著存在多個(gè)瞬變源模型。你必須在設(shè)計(jì)周期內(nèi)及早確定與你應(yīng)用系統(tǒng)最相關(guān)的是哪種瞬變源模型和測試方法。如果 IC 供應(yīng)商用其它瞬變源模型制定其器件規(guī)格，你就必須用你選定的瞬變源模型和測試方法來評估這些器件工作的可靠性。如果面對 ESD 的可靠性對于你的顧客很重要，你就可能要對 I/O 端口子系統(tǒng)與人機(jī)接口部件的工作原型進(jìn)行測試。 其次，在不顯著影響信號(hào)質(zhì)量的情況下，現(xiàn) 代高速 I/O 端口容許的交流負(fù)載很小，因此，保護(hù)器件額外增加的并聯(lián)電容必須很小。要結(jié)合 I/O 端的所需帶寬考慮正常工作條件下的信號(hào)源阻抗，從而評估你應(yīng)用系統(tǒng)對于 I/O 端口外加并聯(lián)電容的敏感性。 最后，實(shí)現(xiàn)高速 I/O 的硅工藝，其損壞閾值很小，因此，要確保你的保護(hù)方法是有足夠快的箝位速度，并將被保護(hù)節(jié)點(diǎn)固定在一個(gè)足夠低的電壓上。實(shí)際上，所有 IC 都有 ESD 保護(hù)單元，這對你的設(shè)計(jì)有很大幫助。但是，并不是所有供應(yīng)商都贊同同一種瞬變源模型和測試方法，因此，在將一塊候選 IC 設(shè)計(jì)到應(yīng)用系統(tǒng)中之前，要 弄清楚該IC 的可靠性。你可能還要限制承包制造商代換連接到敏感節(jié)點(diǎn)的 IC 的自由度，除非 IC 選擇標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)考慮了牢固性和可靠性。 根據(jù)不同的電荷來源， ESD 源模型分為三類，即 HBM（人體模型）、 CDM（電荷器件模型）和 MM（機(jī)器模型）。 CDM和 MM 描述制造環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生的 ESD 危害，或者因電荷匯集在產(chǎn)品成為絕緣表面上，尤其是摩擦能使電子轉(zhuǎn)移而造成危害。 HBM 描述產(chǎn)品制造后所面臨的危害。也就是說，這三類幾乎并不互相排斥，所以您可能要考慮你的產(chǎn)品將那些部位暴露在與三種模型之一對應(yīng)的瞬變源和情景之下。例如 ， MM 也可描述人體電荷源通過中間導(dǎo)體放電的事件，技工使用小型手持工具而沒有先將積累的靜電荷通過附近的接地端子釋放時(shí)的情況就是這樣。 在描述 HBM 源的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中， IC 行業(yè)最常使用的是 IEC-64000 標(biāo)準(zhǔn)，它包括空氣放電和直接接觸測試方法。 HBM 模型規(guī)定一個(gè) 330的源電阻而有一個(gè) 150pF 電荷儲(chǔ)存器（圖 4）。大多數(shù) ESD 模型包括一個(gè)高阻電荷路徑，這樣充電電路不會(huì)影響測試，反之亦然。 相形之下，軍用標(biāo)準(zhǔn) 883 則使用一個(gè) 100pF 電容和一個(gè) 1.5k源電阻，這就將總能量和峰值電流限制在 IEC-64000 允許的幅度的部分范圍內(nèi)。這兩個(gè)源模型證明，如果只給出一個(gè)測試電壓，則 ESD 規(guī)范就提供不了什么信息。制造商必須確認(rèn)源模型與測試方法，能為你提供一個(gè)評估 ESD規(guī)格的背景。其它常見 ESD標(biāo)準(zhǔn)包括適用于 MM的 EIAJ IC121 和適用于 CDM的 US ESD DS 5.3（參考文獻(xiàn) 4）。 正如 Semtech公司 的應(yīng)用工程經(jīng)理 Bill Russell 指出的，盡管空氣放電測試方法比較熟悉，但 “直接接觸方法有更好的可重復(fù)性，可以建立最苛刻測試條件的模型，并代表真實(shí)的放電情況。在我們的（ OEM）客戶中， 在設(shè)計(jì)時(shí)只采用直接接觸測試方法而不關(guān)心空氣放電方法的客戶要比使用空氣放電法的多。直接接觸方法也能測試高密度組件上的特定節(jié)點(diǎn)，而空氣放電方法則是不太好控制的。 IEC 61000-4-2 Level 4 需要 8 kV 的接觸放電，但現(xiàn)在大多數(shù)廠家并未就此止步不前：他們正在試驗(yàn)的接觸放電達(dá)到 10kV或 12kV，特別是在便攜式電子產(chǎn)品中。 ”盡管 ESD 電壓可能很高，但總能量不太大。例如，采用 IEC 61000-4-2 HBM 模型時(shí)，一個(gè) 10 kV 脈沖只給出 7.5 mJ 能量，并隨電壓的平方而變化。 TVS（瞬變電壓抑制器）都是雪崩二極管。一個(gè) TVS 的并聯(lián)電容歷來只有幾十皮法，但有些新的 TVS 的并聯(lián)電容增加了不到 10 pF。電壓最低的 TVS，其漏電流往往為 100mA 以上，而工作電壓為 12V 以上的 TVS，其漏電流則為 5mA 以下。 當(dāng)前 TVS 的發(fā)展趨勢是提高集成度，支持高密度便攜設(shè)備。在芯片尺寸封裝中包含多個(gè)器件，使節(jié)點(diǎn)間隙更好地匹配被保護(hù)的 IC 或接口連接器。集成的 TVS 與 EMI濾波器可在一個(gè)封裝內(nèi)完成兩個(gè)關(guān)鍵任務(wù)，并可簡化通過 I/O 口布放總線的工作。多個(gè) TVS封裝因其小巧而成為高密度組件中最常見的 保護(hù)器件。 2 Israelsohn, Joshua, The alchemy of glass, EDN, Dec 26, 2002, pg 37, /article/CA265496.html. 3 Surge Arrester Technologies, Application Note AN-111, SRC Devices, undated. Introduction to Circuit Protection, Littelfuse, undated. 附文：安全第一 鋰離子化學(xué)是電池發(fā)明以來便攜式電源方面取得的最大進(jìn)步之一。鋰離子電池具有無與倫比的體積功率密度與質(zhì)量，可為數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)、筆記本電腦等種種設(shè)備供電。雖然這種電池化學(xué)對提高生產(chǎn)率大有裨益，但是，把這些電源設(shè)計(jì)到便攜系統(tǒng)中，就有責(zé)任確保系統(tǒng)在各種可以預(yù)見的條件下安全工作。 在鋰離子電源系統(tǒng)中過流狀態(tài)（包括自行解體）引起的后果可能很嚴(yán)重。 設(shè)計(jì)得當(dāng)?shù)匿囯x子電池組 ，其中包括精心設(shè)計(jì)制造的、通風(fēng)適當(dāng)?shù)摹⒊潆娍刂婆c切斷電路良好的、機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)良的電池等，都可以防止由于機(jī)械振動(dòng)導(dǎo)致的安全功能失效。 不幸的是，價(jià)格高昂的鋰電池組驅(qū)使一些假冒電池制造商不采取你公司在制定電池組設(shè)計(jì)規(guī)范時(shí)采取的相同預(yù)防措施。例如， Verizon Wireless 公司于 去年六月收回了 5 萬節(jié)假冒 LG 手機(jī)電池， Kyocera 公司在去年十月收回了 100 萬節(jié)假冒手機(jī)電池（參考文獻(xiàn) A 與 B）。其它事例舉不勝舉，其中包括消費(fèi)產(chǎn)品安全委員會(huì)自 2002 年以來調(diào)查的 100 多個(gè)事件。 鋰離 子電池組的廠商可以采用多種方法來 保護(hù) 其客戶和自己的聲望。有些電池組制造商已開發(fā)出使電池組更安全的設(shè)計(jì)與制造標(biāo)準(zhǔn)。 Micro Power 公司就是這樣的電池組制造商，它以 SecuraPack 公司的名義把其設(shè)計(jì)與制造要求編纂成集。 SecuraPack 公司采用合格供應(yīng)商的優(yōu)質(zhì)電池，對購進(jìn)的電池進(jìn)行抽樣檢測，對電池外殼進(jìn)行超聲焊接，提供元 器件 的追蹤性，確保設(shè)計(jì)可用于更寬的溫度范圍，并遵從便攜計(jì)算可充電電池的 IEEE 1625-2004 標(biāo)準(zhǔn)。 SecuraPack 公司還提供電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造過程中的失效模式分析與失效后果分析。 用來實(shí)現(xiàn)第二級(jí)保護(hù)的是外圍認(rèn)證芯片，例如 Maxim 公司 Dallas Semiconductor 分部和 TI公司生產(chǎn)的芯片。這些器件可使你的系統(tǒng)詢問包括電池在內(nèi)的可以拆卸的器件。OEM 仍然可以向滿足本公司安全標(biāo)準(zhǔn)的二級(jí)電池組供應(yīng)商授 權(quán)。 目前，許多大學(xué)及科研單位都進(jìn)行了 開關(guān) 電源 EMI（ Electromagnetic Interference）的研究，他們中有些從 EMI產(chǎn)生的機(jī)理出發(fā)，有些從 EMI 產(chǎn)生的影響出發(fā)，都提出了許多實(shí)用有價(jià)值的方案。這里分析與比較了幾種有效的方案，并為開關(guān)電 源 EMI 的 抑制 措施提出新的參考建議。 一、開關(guān)電源 電磁 干擾 的產(chǎn)生機(jī)理 開關(guān)電源產(chǎn)生的干擾 ,按噪聲干擾源種 類來分 ,可分為尖峰干擾和諧波干擾兩種 ；若按耦合通路來分 ,可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。現(xiàn)在按噪聲干擾源來分別說明： 1、二極管的反向恢復(fù)時(shí)間引起的干擾 高頻整流回路中的整流二極管正向?qū)〞r(shí)有較大的正向電流流過 ,在其受反偏電壓而轉(zhuǎn)向截止時(shí) ,由于 PN結(jié)中有較多的載流子積累 ,因而在載流子消失之前的一段時(shí)間里 ,電流會(huì)反向流動(dòng) ,致使載流子消失的反向恢復(fù)電流急劇減少而發(fā)生很大的電流變化(di/dt)。 2、開關(guān)管工作時(shí)產(chǎn)生的諧波干擾 功率開關(guān)管在導(dǎo)通時(shí)流過較大的脈沖電流。例如 正激型、推挽型和橋式變換器的輸入電流波形在阻性負(fù)載時(shí)近似為矩形波 ,其中含有豐富的高次諧波分量。當(dāng)采用零電流、零電壓開關(guān)時(shí) ,這種諧波干擾將會(huì)很小。另外 ,功率開關(guān)管在截止期間 ,高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變 ,也會(huì)產(chǎn)生尖峰干擾。 3、交流輸入回路產(chǎn)生的干擾 無工頻變壓器的開關(guān)電源輸入端整流管在反向恢復(fù)期間會(huì)引起高頻衰減振蕩產(chǎn)生干擾。 開關(guān)電源產(chǎn)生的尖峰干擾和諧波干擾能量 ,通過開關(guān)電源的輸入輸出線傳播出去而形成的干擾稱之為傳導(dǎo)干擾 ；而諧波和寄生振蕩的能量 ,通過輸入輸出線傳播時(shí) ,都會(huì)在空間產(chǎn)生電場 和磁場。這種通過電磁輻射產(chǎn)生的干擾稱為輻射干擾。 4、其它原因 元器件的寄生參數(shù)，開關(guān)電源的原理圖設(shè)計(jì)不夠完美，印刷線路板（ PCB）走線通常采用手工布置，具有很大的隨意性， PCB 的近場干擾大，并且印刷板上器件的安裝、放置，以及方位的不合理都會(huì)造成 EMI干擾。 二、開關(guān)電源 EMI的特點(diǎn) 作為工作于開關(guān)狀態(tài)的能量轉(zhuǎn)換裝置，開關(guān)電源的電壓、電流變化率很高，產(chǎn)生的干擾強(qiáng)度較大；干擾源主要集中在功率開關(guān)期間以及與之相連的散熱器和高平變壓器，相對于數(shù)字電路干擾源的位置較為清楚；開關(guān)頻率不高（從幾 十千赫和數(shù)兆赫茲），主要的干擾形式是傳導(dǎo)干擾和近場干擾 ；而印刷線路板 (PCB)走線通常采用手工布線 ,具有更大的隨意性 ,這增加了 PCB 分布參數(shù)的提取和近場干擾估計(jì)的難度 . 三、 EMI測試技術(shù) 目前診斷差模共模干擾的三種方法：射頻電流探頭、差模抑制網(wǎng)絡(luò)、噪聲分離網(wǎng)絡(luò)。用射頻電流探頭是測量差模 共模干擾最簡單的方法，但測量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)限值比較要經(jīng)過較復(fù)雜的換算。差模抑制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單（見圖 1），測量結(jié)果可直接與標(biāo)準(zhǔn)限值比較，但只能測量共模干擾。噪聲分離網(wǎng)絡(luò)是最理想的方法，但其關(guān)鍵部件變壓器的制造要求很高。 四、目前抑制干擾的幾種措施 形成電磁干擾的三要素是干擾源、傳播途徑和受擾設(shè)備。因而 ,抑制電磁干擾也應(yīng)該從這三方面著手。首先應(yīng)該抑制干擾源 ,直接消除干擾原因 ；其次是消除干擾源和受擾設(shè)備之間的耦合和輻射 ,切斷電磁干擾的傳播途徑（見圖 2） ；第三是提高受擾設(shè) 備的抗擾能力 ,減低其對噪聲的敏感度。目前抑制干擾的幾種措施基本上都是用切斷電磁干擾源和受擾設(shè)備之間的耦合通道，它們確是行之有效的辦法。常用的方法是屏蔽、接地和濾波。 采用屏蔽技術(shù)可以有效地抑制開關(guān)電源的電磁輻射干擾。例如 ,功率開關(guān)管和輸出二極管通常有較大的功 率損耗 ,為了散熱往往需要安裝散熱器或直接安裝在電源底板上。器件安裝時(shí)需要導(dǎo)熱性能好的絕緣片進(jìn)行絕緣 ,這就使器件與底板和散熱器之間產(chǎn)生了分布電容 ,開關(guān)電源的底板是交流電源的地線 ,因而通過器件與底板之間的分布電容將電磁干擾耦合到交流輸入端產(chǎn)生共模干擾 ,解決這個(gè)問題的辦法是采用兩層絕緣片之間夾一層屏蔽片 ,并把屏蔽片接到直流地上 ,割斷了射頻干擾向輸入電網(wǎng)傳播的途徑。為了抑制開關(guān)電源產(chǎn)生的輻射 ,電磁干擾對其它電子設(shè)備的影響 ,可完全按照對磁場屏蔽的方法來加工屏蔽罩 ,然后將整個(gè)屏蔽罩與系統(tǒng)的機(jī)殼和地連接為一體 ,就能對電磁 場進(jìn)行有效的屏蔽。電源某些部分與大地相連可以起到抑制干擾的作用。例如 ,靜電屏蔽層接地可以抑制變化電場的干擾 ；電磁屏蔽用的導(dǎo)體原則上可以不接地 ,但不接地的屏蔽導(dǎo)體時(shí)常增強(qiáng)靜電耦合而產(chǎn)生所謂 “負(fù)靜電屏蔽 ”效應(yīng) ,所以仍以接地為好 ,這樣使電磁屏蔽能同時(shí)發(fā)揮靜電屏蔽的作用。電路的公共參考點(diǎn)與大地相連 ,可為信號(hào)回路提供穩(wěn)定的參考電位。因此 ,系統(tǒng)中的安全保護(hù)地線、屏蔽接地線和公共參考地線各自形成接地母線后 ,最終都與大地相連 . 在電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循 “一點(diǎn)接地 ”的原則 ,如果形成多點(diǎn)接地 ,會(huì)出現(xiàn)閉合的接地環(huán)路 ,當(dāng)磁力線 穿過該回路時(shí)將產(chǎn)生磁感應(yīng)噪聲 ,實(shí)際上很難實(shí)現(xiàn) “一點(diǎn)接地 ”。因此 ,為降低接地阻抗 ,消除分布電容的影響而采取平面式或多點(diǎn)接地 ,利用一個(gè)導(dǎo)電平面 (底板或多層印制板電路的導(dǎo)電平面層等 )作為參考地 ,需要接地的各部分就近接到該參考地上。為進(jìn)一步減小接地回路的壓降 ,可用旁路電容減少返回電流的幅值。在低頻和高頻共存的電路系統(tǒng)中 ,應(yīng)分別將低頻電路、高頻電路、功率電路的地線單獨(dú)連接后 ,再連接到公共參考點(diǎn)上。 濾波是抑制傳導(dǎo)干擾的一種很好的辦法。例如 ,在電源輸入端接上濾波器 ,可以抑制開關(guān)電源產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾 ,也可以抑 制來自電網(wǎng)的噪聲對電源本身的侵害。在濾波電路中 ,還采用很多專用的濾波組件 ,如穿心電容器、三端電容器、鐵氧體磁環(huán) ,它們能夠改善電路的濾波特性