1、EMC电子元器件在电子设备中的应用深圳振华富电子有限公司王立忠 EMC电子元器件在电子设备中的应用一一、电磁兼容性电磁兼容性(EMCEMC)的基本概念的基本概念 1 1、电磁兼容的电磁兼容的定义定义 2 2、电磁干扰的产生电磁干扰的产生 3 3、电磁干扰的频段划分、电磁干扰的频段划分 4 4、电磁干扰的电磁干扰的危害危害 5 5、电磁兼容的测试项目及要求、电磁兼容的测试项目及要求二二、振华富振华富EMCEMC电子元器件电子元器件 1 1、磁珠、磁珠 2 2、磁珠在电路中的应用、磁珠在电路中的应用 3 3、电感、电感 4 4、电感在电路中的应用、电感在电路中的应用 5 5、滤波器、滤波器 6 6
2、、滤波器在电路中的应用滤波器在电路中的应用三、实际参考电路的三、实际参考电路的应用应用 电磁兼容性是设备和系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境“事物”构成不能承受的电磁骚扰能力1、电磁兼容性的定义、电磁兼容性的定义一、电磁兼容性一、电磁兼容性(EMCEMC)的基本概念的基本概念发射源产生干扰噪声的原因a 发射源的隐性频率b 发射源对接收源所产生的混附波与调幅干扰c 发射源的不当调幅调变输出d 接收机本地振荡噪声e 时钟信号传送的衍生噪声f 电机装置如马达继电器g 电力系统如火花电晕噪声h 闪电雷击接收源感受干扰噪声的原因a、接收源射频频率选用不当造成噪声渗入干扰b、混附波与调幅干扰d、电源
3、线噪声耦合至接收源造成干扰d、电子盒箱柜隔离不佳渗入接收源造成干扰2、电磁干扰的产生3、电磁干扰的频段划分4、电磁干扰的危害a a、误操作b、信息丢失c、泄密d、设备失效e、健康危害5、电磁兼容的测试项目及要求1、CE10125Hz10KHz电源线传导发射2、CE10210KHz10MHz电源传导发射3、CE107电源线尖峰信号传导发射4、CS10125Hz10KHz电源线传导敏感度5、CS106电源线尖峰信号传导敏感度6、CS11410KHz400MHz电缆束注入传导敏感度7、CS11525Hz20GHz电缆束注入脉冲激励传导敏感度8、CS11625Hz20GHz电缆和电源线阻尼正弦瞬变传导
4、敏感度9、RE10125Hz100KHz磁场辐射发射10、RE10210KHz18GHz电场辐射发射11、RS10125Hz100KHz磁场辐射敏感度12、RS10210KHz40GHz电场辐射敏感度13、RS105瞬变电磁场辐射敏感度二、振华富二、振华富EMCEMC电子元器件电子元器件工作原理：通过发热耗散吸收高频噪声能量工作原理：通过发热耗散吸收高频噪声能量 2.1.1磁珠的特点及工作原理磁珠的特点及工作原理特点：特点：磁珠是一个耗能元件，阻抗随频率变化；磁珠是一个耗能元件，阻抗随频率变化；在射频噪声频率范围内具有高阻抗在射频噪声频率范围内具有高阻抗,消除传输线中的电磁干扰；消除传输线中的
5、电磁干扰；极好的磁屏蔽结构，不会产生交叉干扰；极好的磁屏蔽结构，不会产生交叉干扰；较小的直流电阻较小的直流电阻,保证最小的电压降，同时可以避免对有用信号产生保证最小的电压降，同时可以避免对有用信号产生过大的衰减；过大的衰减；有效的工作在几十有效的工作在几十MHzMHz到几百到几百MHzMHz的频率范围内；的频率范围内；不需要接地，使用时直接串接在电路上；不需要接地，使用时直接串接在电路上；2.12.1磁珠磁珠2.1.2 磁珠滤除和吸收高频噪声的原理图磁珠滤除和吸收高频噪声的原理图Z L磁珠工作原理磁珠工作原理 图一图一噪声减小噪声减小噪声大噪声大2.1.3 磁珠的参数磁珠的参数 阻抗值（阻抗值
6、（Z Z）额定电流（额定电流（IrIr）直流电阻（直流电阻（DCRDCR）磁珠的单位是欧姆。因为磁珠的单位是按照它在磁珠的单位是欧姆。因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的，阻抗的单位也是欧姆。某一频率产生的阻抗来标称的，阻抗的单位也是欧姆。阻抗阻抗Z Z是磁珠中最重要的参数，阻抗是磁珠中最重要的参数，阻抗Z Z可表示为：可表示为：Z ZL L =R(f)2 2+L(f)2 2 式中：电阻式中：电阻R(f)R(f)和和L(f)感抗均为频率的函数。感抗均为频率的函数。阻抗阻抗Z Z的大小与频率紧密相关；的大小与频率紧密相关；阻抗阻抗Z Z值的误差范围是：值的误差范围是：25%25%；
7、样本书上标明的阻抗值是在样本书上标明的阻抗值是在100MHz100MHz的测量值。的测量值。2.1.4 2.1.4 磁珠的阻抗磁珠的阻抗Z Z2.1.5 磁珠频谱曲线图磁珠频谱曲线图图二图二磁珠的等效电路磁珠的等效电路(a)RacRdcLC磁珠的电路符号磁珠的电路符号(c)Z LRsLs磁珠的等效电路磁珠的等效电路(b)2.1.6 磁珠的等效电路及符号磁珠的等效电路及符号图三图三2.1.7 磁珠在不同工作电流时的阻抗频率特性图四图四Initial(No filter)MLCB2B3216-470BMLCB2B3216-221BMLCB2B3216 has excellent performan
8、ce for noise suppression and waveform distortion suppression.MLCB2B3216 suppresses drastically not only spectrum level in more than 100MHz range but waveform distortion.Comparing initial waveform,ringinf is supppressed alittleHowever there stile remains high level waveform distortionRinging is cause
9、d on the signal waveformSuch ringing contains several hundred MHz harmonic components and generates noise2.1.8 磁珠对数字脉冲信号干扰的抑制图五图五 为了消除电磁干扰，方法之一就是在有源和无源电为了消除电磁干扰，方法之一就是在有源和无源电子元器件的引线上套上一些很小的管形或环形的软磁铁子元器件的引线上套上一些很小的管形或环形的软磁铁氧体磁芯，利用铁氧体材料的电磁损耗机理有效地消除氧体磁芯，利用铁氧体材料的电磁损耗机理有效地消除传导和辐射的电磁干扰噪声。这种抗电磁干扰的方法既传导和辐射的
10、电磁干扰噪声。这种抗电磁干扰的方法既简便又有效，所以获得了十分广泛的应用。由于串在引简便又有效，所以获得了十分广泛的应用。由于串在引线上用于抗电磁干扰的线上用于抗电磁干扰的铁氧体小管或小环有些铁氧体小管或小环有些像一串珍珠，所以它们像一串珍珠，所以它们得到了一个很形象化的得到了一个很形象化的名称名称磁珠（磁珠（BeadBead）。）。2.1.9 早期的磁珠 随着信息电子产业的高速发展，特别是数字电路的高随着信息电子产业的高速发展，特别是数字电路的高速发展，各类电气、电子产品已进入社会生活的各个角落。速发展，各类电气、电子产品已进入社会生活的各个角落。随着使用频率范围日益扩展，频率使用密度日益增
11、加，使得随着使用频率范围日益扩展，频率使用密度日益增加，使得电磁信号环境越来越复杂。更主要的是对未来电子设备和仪电磁信号环境越来越复杂。更主要的是对未来电子设备和仪器要求微型化、重量轻并便于携带，对元器件的性能要求越器要求微型化、重量轻并便于携带，对元器件的性能要求越来越高，体积也越来越小，为了更便于加工生产并要求可靠来越高，体积也越来越小，为了更便于加工生产并要求可靠性更高。叠层片式磁珠的性更高。叠层片式磁珠的出现是电子产业发展的必出现是电子产业发展的必然结果。然结果。独石型一体化的独石型一体化的结构，可靠性高；适合双结构，可靠性高；适合双表面安装；闭合磁路，漏表面安装；闭合磁路，漏磁小，无
12、交互干扰磁小，无交互干扰 2.1.102.1.10 叠层片式磁珠叠层片式磁珠2.1.11 EMC元器件演变历程系列应用特点尺寸范围阻抗范围()额定电流Max(mA)RH信号线大电流线路2.533.592550R6H信号线大电流线路610350580MLCB信号线用160845321025001000PB大电流线路160845321010006000CBA信号线用20103216301000200CMW信号线用2012901002.1.12 振华富磁珠系列产品2.1.13 电磁干扰抑制部位 时钟发生电路；时钟发生电路；模拟电路和数字电路之间的滤波隔离；模拟电路和数字电路之间的滤波隔离；I/OI/
13、O输入输入/输出内部连接器（比如串口输出内部连接器（比如串口,并口并口,键盘键盘,鼠标鼠标,长途电信长途电信,本地局域网）；本地局域网）；射频（射频（RFRF）电路和易受干扰的逻辑设备之间；）电路和易受干扰的逻辑设备之间；供电电路中滤除高频传导干扰；供电电路中滤除高频传导干扰；计算机计算机,打印机打印机,录像机（录像机（VCRSVCRS）,电视系统和手提电视系统和手提电话中的电话中的EMIEMI噪声抑止；噪声抑止；2.1.14 磁珠的应用场合2.1.15 MLCB及CAB系列磁珠 在并行数据信号线上的应用图六图六2.1.16 CB系列磁珠在时钟电路中的应用图七图七 一般选择原则是时钟的工作频率
14、越高选择磁珠的阻抗一般选择原则是时钟的工作频率越高选择磁珠的阻抗越小。根据时钟脉冲信号的工作频率，选型如下表：越小。根据时钟脉冲信号的工作频率，选型如下表：选择磁珠型号为选择磁珠型号为MLCBMLCB系列系列磁珠选用要考虑电路的工作电流、脉冲电流、瞬态电流和环磁珠选用要考虑电路的工作电流、脉冲电流、瞬态电流和环境条件（温度境条件（温度,直流电压直流电压,结构强度）。结构强度）。2.1.17 在时钟电路中对磁珠的选型要求120 3140 f1001 f40300 120f1 300 f 100f31 并行数据线电路中磁珠的选型要求也是根据工作频并行数据线电路中磁珠的选型要求也是根据工作频率越高选
15、择磁珠的阻抗越小的原则进行，可参照时钟电率越高选择磁珠的阻抗越小的原则进行，可参照时钟电路中的选型要求。但对于数据线信号波形上升沿的要求路中的选型要求。但对于数据线信号波形上升沿的要求没有时钟信号的要求高，故在选择时磁珠的阻抗可比时没有时钟信号的要求高，故在选择时磁珠的阻抗可比时钟电路中的阻抗偏大一些，钟电路中的阻抗偏大一些，一般增加值为一般增加值为20%20%，磁珠可选磁珠可选型号为型号为MLCBMLCB和和CBACBA系列。系列。2.1.18 磁珠在并行数据线电路中的选型要求2.1.19 MLCB及CMW系列产品 在串行数据信号线上的应用2.1.20 PB型系列磁珠在电源电路中的应用2.1
16、.21 PB系列磁珠在直流供电回路的应用2.1.22 PB系列磁珠在摸拟数字电源电路中的应用2.1.23 PB磁珠在电源电路中的选型要求 a a、如图、如图1818所示：图中所示：图中ZPB1ZPB1磁珠是接在正电源到集成磁珠是接在正电源到集成电路电源输入口上，要求靠近集成电路的电源输入口装电路电源输入口上，要求靠近集成电路的电源输入口装配配.器件的选择以磁珠的额定电流大于电路中器件的选择以磁珠的额定电流大于电路中IoIo工作电流工作电流二倍以上，阻抗值选二倍以上，阻抗值选3001000 (3001000 (典型值典型值600 )600 )。b b、接在集成电路接地端的、接在集成电路接地端的Z
17、PB2ZPB2磁珠的额定电流也要磁珠的额定电流也要求大于求大于IoIo电流二倍以上，阻抗典型值选小于电流二倍以上，阻抗典型值选小于10 10 。图中图中A A电路为模拟电路，电路为模拟电路，D D为数字电路。为数字电路。c c、电路中使用了、电路中使用了ZPB1ZPB1和和ZPB2ZPB2作为电源滤波和接地隔作为电源滤波和接地隔离，达到了数字电路和模拟电路之间的隔离要求。离，达到了数字电路和模拟电路之间的隔离要求。2.1.24 PB及CB系列磁珠在分系统电路板中的应用2.2.1 2.2.1 电感的特点及工作原理电感的特点及工作原理2.22.2电感电感特点：特点：电感是一个储能元件，阻抗随频率变
18、化。电感是一个储能元件，阻抗随频率变化。在纹波噪声频率范围内具有高阻抗在纹波噪声频率范围内具有高阻抗,消除传输线中的纹波消除传输线中的纹波干扰。干扰。较小的直流电阻较小的直流电阻,保证最小的电压降保证最小的电压降 。有效的工作在几十有效的工作在几十HzHz到几十到几十MHzMHz的频率范围内。的频率范围内。可分为共模电感和差模电感；与电容组合构成高效的可分为共模电感和差模电感；与电容组合构成高效的 滤波器滤波器。2.2.2 2.2.2 电感的电路符号电感的电路符号(3)电感器的性能参数电感量L品质因数Q自谐振频率SRF直流电阻DCR 电感量是电感器的最重要参数，它是在一定频率的条电感量是电感器
19、的最重要参数，它是在一定频率的条件下测得的电感值，在额定使用条件下和工作频率范围内件下测得的电感值，在额定使用条件下和工作频率范围内它是一个常量。它是一个常量。它的感抗值它的感抗值Z Z等于：等于：Z=Z=L L 感抗是频率的函数，在一定的工作频率范围内频率越感抗是频率的函数，在一定的工作频率范围内频率越高感抗越大。高感抗越大。电感在相同感值情况下尺寸越大，可靠性越高。电感在相同感值情况下尺寸越大，可靠性越高。(4)(4)电感量电感量(L)(L)(5)品质因数Q 品质因数品质因数Q Q是电感器的另外一个重要参数，表是电感器的另外一个重要参数，表示电感器的储能与耗能之比，根据下面公式可近似计示电
20、感器的储能与耗能之比，根据下面公式可近似计算：算：通常品质因数通常品质因数Q Q愈大愈好，在选择电感器时，要愈大愈好，在选择电感器时，要注意：注意：品质因数品质因数Q Q在产品样本或送样的承认书上标出的在产品样本或送样的承认书上标出的是最小值；是最小值；品质因数品质因数Q Q与测试频率有关，产品样本上对应电与测试频率有关，产品样本上对应电感量的感量的Q Q值均有对应的测量频率；值均有对应的测量频率；品质因数品质因数Q Q与电感量有关。与电感量有关。Q=RL(6)自谐频率SRF 自谐频率自谐频率SRFSRF是电感应用中值得考虑的一个重要指标，其是电感应用中值得考虑的一个重要指标，其值越高，说明该
21、电感的使用频率越高。应注意：值越高，说明该电感的使用频率越高。应注意：自谐频率自谐频率SRFSRF与材料及其电感量有关，电感量越大，与材料及其电感量有关，电感量越大，SRFSRF越小；越小；产品样本上给出的产品样本上给出的SRFSRF表示最小值；表示最小值；电感在使用时的频率应小于电感在使用时的频率应小于SRFSRF，同时考虑电路所需的，同时考虑电路所需的Q Q值。值。(7)直流电阻DCR 直流电阻直流电阻DCRDCR是表征电感器的直流或低频下的一是表征电感器的直流或低频下的一个参数。一般地，希望直流电阻个参数。一般地，希望直流电阻DCRDCR愈小愈好，所以：愈小愈好，所以：直流电阻直流电阻D
22、CRDCR与材料及其电感量有关，电感量越大，与材料及其电感量有关，电感量越大，DCRDCR越大；越大；产品样本上给出的产品样本上给出的DCRDCR表示最大值；表示最大值；低的低的DCRDCR可以保证最小的电压降可以保证最小的电压降 。(8)电感与电容组成的各型滤波器(9)电感的种类a 外形分类 插件电感 绕线贴片电感 叠层贴片电感b 功能分类 电源滤波电感 高频振荡电感 高频扼流圈 高频滤波电感LGB系列插件电感RI系列TI系列LGA系列插件电感的特点 通常用较粗的铜线绕在骨架上，绝大多数都具有引脚；电感量高，品质因素Q较高，额定电流大；需通过手工插件、焊接，安装效率低；外形尺寸很大、多，暂无
23、标准化；磁路不屏蔽，易产生交互干扰。贴片电感HWI系列LQH系列NLNL系列系列FWI系列系列贴片电感SD系列系列SMRH系列系列SM系列系列贴片电感的特点 工艺继承性强，体积小型化；可以自动贴装；具有较高的Q值；磁路有带屏蔽和不屏蔽两种，带屏的能较好的防止辐射和交互干扰。叠层贴片电感器 铁氧体电感 陶瓷电感叠层电感的特点叠层电感的特点 独石型一体化的结构，可靠性高；独石型一体化的结构，可靠性高；形状符合形状符合EIAEIA标准，适合双表面安装；标准，适合双表面安装；闭合磁路，漏磁小，无交互干扰闭合磁路，漏磁小，无交互干扰 ；电感量较小，电流相对也小。电感量较小，电流相对也小。几种贴片电感器的
24、比较特性特性叠层式叠层式线绕线绕功率功率感量范围感量范围中中较高较高中中Q Q值值中中高高低低频率范围频率范围宽（中高频）宽（中高频）宽宽窄（低频）窄（低频）体积体积小小中中大大磁屏蔽磁屏蔽YesYes湿温，抗冲湿温，抗冲击，高低频击，高低频NoNoYes/NoYes/No可靠性可靠性耐酸碱均稳定耐酸碱均稳定可靠性差，通可靠性差，通常用于中高频率常用于中高频率稳定性较好，通常稳定性较好，通常仅用于中低频率仅用于中低频率额定电流额定电流小小中中大大标准化标准化全全中中不全不全EMC主要解决方法屏蔽：振荡器、混频器等高速信号收发连接电路接地：单点及多点，通常低速信号单点，高速信号多点印刷板设计：按
25、频率分区、尽可能缩短引线长度电磁兼容防范性设计：按功能块将电源、地、输入、输出口均采取抗干扰措施进行隔离EMI滤波（滤波器件：电感、磁珠、电容、滤波器等）采用表贴元件，缩小辐射面积，缩短互连引线降低工作电压和电流，缩小辐射功率(17)功率电感在DC/DC电源电路中的应用图十八Vi功率电感在DC/DC电源电路中的选择 电感选用要考虑电路的工作电流，还要考虑电路的脉冲电流、瞬态电流和瞬态响应的要求 尽量选用磁路闭合的电感，避免产生交叉干扰。选择要求（如图二十）：A、Io=0.6Isat B、电感量的选择，根据电感时间常数=L/R得式 L=R 式中 R=Vo/Io，为恢复响应时间 选用时要注意频率的
26、测试条件。共模电感在DC/DC电源输入电路中的应用ii a、首先要确认滤除的干扰的频率范围；b、确定工作电流，一般选择工作电流Io0.6Isat c、电感量大对低频滤波效果好，反之亦然；共模电感在DC/DC电源输入电路中的选择高频电感在高频电路中的应用3 滤波器 3.1 滤波器的基本概念 3.2 滤波器电路的类型磁珠电感电容单一元件LC滤波器T型型滤波器共模型滤波器 3.3 滤波器的分类低通滤波器高通滤波器fTfTffdBdB带通滤波器ffdB带阻滤波器ffTTdB高频信号通过低频信号通过3.4.1 ZHF2575型小型管状滤波器 3.4 振华富滤波器产品信号规格额定电流(A)Max最大电阻(
27、)Max电路形式 3.4.2 ZHF2575系列滤波器参数表 表一 i ZHF2575滤波器在电源电路中的应用ZHF2575iZHF2575 ZHF2575系列滤波器选择要求：a、选择滤波器的额定电流电压要大于实际电路工作中的电流和电压。b、确认需要滤除的噪声频率范围，按照（表一）的插入损耗参数选择对该噪声信号衰减最佳的型号产品。3.4.2 MLLC系列型片状EMI滤波器 3.4.3 MLLC系列型滤波器特性 a、树脂封装结构强度高。b、该滤波器为T型电路，装配时中间引线接地，输入输出线不分方向。c、该滤波器体积小重量轻适合高密度安装。d、较大的额定电流和额定电压，可用于直流电源滤波。e、系列
28、品种多可满足不同频段的工作要求。对电源上的EMI具有良好的抑制效果。3.4.4 MLLC系列滤波器插入损耗电气特性产品规格产品规格电容量电容量C(pF)C测试条测试条件（件（KHz）C测试测试电压电压（KHz）插入损插入损耗耗 min(dB)直流电直流电阻阻max(m)额定电额定电流流max(A)额定电压额定电压DCmax(V)MLLC807030-220221000.2518107100470471000.25181071001011001000.25201071002212201000.25251071002712701000.25251071004714701000.2525107100
29、10210001000.252510710022222001000.2520107100103100001000.2520107100223220001000.2520107100 3.4.5 MLLC807030-XXX系列滤波器参数表 MLLC系列滤波器在电源输入电路中的应用ii MLLC系列滤波器选择要求：a、电路中的工作电流Io和电压Vo小于产品的额定电流电压。b、确认需要滤除的噪声频率范围，按照图二十六的插入损耗幅频特性曲线选择对该噪声信号衰减最大的型号产品。3.4.3 TL系列叠层片式EMI滤波器 特性特性 微型化贴片元件、封闭微型化贴片元件、封闭 磁路避免干扰磁路避免干扰 高可靠
30、度、端头具有良高可靠度、端头具有良 好的耐热性好的耐热性 用途用途 适用于抑制高频频带的杂讯、微处理器适用于抑制高频频带的杂讯、微处理器 USBUSB的的VccVcc电路电路 输入输出讯号线、输入输出设备滤波、直流电源线等。输入输出讯号线、输入输出设备滤波、直流电源线等。产品规格产品规格电容量电容量C(pF)电容偏差电容偏差（%）直流电阻直流电阻max(m)直流电阻直流电阻max(m)额定电流额定电流max(mA)额定电压额定电压DCmax(V)TL2012Z-220T10222-20+5010010100050470T10247-20+5010010100050101T102100-20+5
31、010010100050221T102220-20+5010010100050471T801470-20+501001080050102T8011000-20+50801080050222T8012200-20+50801080050272T8012700-20+50801080050332T8013300-20+50801080050103T80110000-20+50801080050104T801100000-20+50801080025 3.4.4 TL系列滤波器参数表 TL系列叠层片式EMI滤波器电气特性曲线 TL系列滤波器在电源线和数据线电路中的应用磁珠磁珠电源线应用输出信号线数据
32、线应用TL1TL2TL2 TL系列滤波器在时钟电路中的应用TL1TL2 TL系列滤波器选择要求：a、在图二十九和图三十电源线上TL1滤波器的选择是根据所要滤出的噪声频率范围，按照图二十八的特性曲线图进行选择，工作电流Io和电压Vo小于产品的额定电流电压。b、对于图中的TL2滤波器确认需要滤除的噪声频率范围，选择的滤波器对噪声频率要衰减大而对有用的信号尽量的衰减小或者是不衰减，参照图二十八的电气特性曲线选择。工作电流Io和电压Vo小于产品的额定电流电压。TL系列滤波器在电路中的应用（1）TL系列滤波器在电路中的应用（2）TL系列滤波器在电路中的应用（3）TL系列滤波器在电路中的应用（4）谢谢！谢谢！共同学习相互提高谢 谢 观 看谢 谢 观 看
