消除EMI有两种基本措施:屏蔽和隔离。
屏蔽是用高导磁率的材料(例如波莫合金)做成屏蔽罩,将开关电源完全罩起来,屏蔽空间电磁辐射。
隔离是在电源进线、直流输出线上加低通滤波器,滤除线路上的毛刺尖峰。
但是,开关电源的工作原理决定了EMI是可以降低但不能彻底消除,所以高精度的AD转换器要求必须用线性电源供电,就是这个原因。
因此,在选用开关电源时要综合考虑。
如果消除EMI造成成本太高的话,那在关键部位还不如采用线性电源。
电磁脉冲原理
由核爆炸和非核电磁脉冲弹爆炸而产生,核爆炸产生的电磁脉冲称为核电磁脉冲,任何在地面以上爆炸的核武器都会产生电磁脉冲,能量大约占核爆炸总能量的百万分之一,频率从几百赫到几兆赫。
非核电磁脉冲弹则利用爆炸或化学燃料燃烧产生的能量通过微波器件转换成高功率微波辐射能,能发射峰值功率在吉瓦以上、频率为1吉赫~300吉赫的脉冲微波束,在裸露的导电体上急剧产生数千伏的瞬变电压,对大量电子设备造成无法挽回的损坏。
拓展:
电磁脉冲防护方法与雷电防护方法基本相同。
用9.5毫米厚钢板或4毫米厚铜板做成的屏蔽罩,可以提供很高的总体屏蔽效能。
但是,这种屏蔽会由于存在检修门和供电缆、连接器、开关等使用的小孔而减弱,这样就必须用衬垫密封孔隙。
如果必须开孔通气,则应使用各种屏蔽栅(如蜂窝状隔板、多孔金属板和金属丝网屏栅)把大孔分成许多小孔,孔与孔之间相交的地方必须熔合,以便确保最佳的屏蔽效果。
电缆必须使用整体防护材料,最好的电缆防护材料是管道之类的导电固体材料。
在协助降低易损性方面,合适的接地线路也很重要。
若数据传输率低,可采用滤波方法抑制瞬时效应。
若只靠滤波不足以把电磁脉冲降到安全水平,则需使用防护性抑制器,例如齐纳二极管。
当前,国外指挥通信系统防电磁脉冲的具体方法主要有:选取最佳元器件;使用不易受电磁脉冲影响的元件,如电子管等;在连接器上安装滤波器;使用外部防护元器件保护预先包装的电路(如集成电路);使用引线防护装置;使用分离滤波器,将耦合频率限制在很窄的频带内;采用自动增益控制与增益限制技术;使用特种滤波器;使用电路隔离技术隔离电瞬变现象;屏蔽和接地;重新设计分系统;探测由于电磁脉冲干扰而出现的数据错误,并拒绝这些数据。
电路设计中消除电源噪声的方法
在电路设计中,消除电源噪声的主要方法包括使用滤波器、稳压电源、合理的接地设计以及电磁屏蔽措施。
首先,滤波器是消除电源噪声的有效手段。
电源线上可以安装适当的滤波器来抑制高频噪声。
例如,LC滤波器由电感和电容组成,能够对特定频率的噪声进行衰减。
当电源线上存在高频噪声时,LC滤波器的电容部分会短路这些噪声到地线,而电感部分则会阻碍高频噪声的通过,从而保证电源信号的纯净。
其次,采用稳压电源也是减少电源噪声的重要方法。
稳压电源能够提供稳定的输出电压,减少因电源电压波动引入的噪声。
例如,开关稳压电源通过高速开关管的控制,能够在很宽的输入电压和负载变化范围内保持输出电压的稳定。
这种电源不仅效率高,而且噪声低,非常适合在噪声敏感的应用中使用。
再者,合理的接地设计对于消除电源噪声同样重要。
接地不当可能会引入地线环路,进而产生噪声。
因此,在电路设计中,应确保地线布局合理,避免形成地线环路。
一种常见的做法是采用单点接地,即所有地线都连接到一个公共点上,以减少地线之间的电位差和噪声干扰。
最后,电磁屏蔽措施也是降低电源噪声的有效方法。
电磁屏蔽能够阻挡外部电磁场对电路的影响,以及减少电路自身产生的电磁干扰。
例如,在电源线或关键电路周围使用金属屏蔽罩,可以有效隔离内外电磁场,从而降低噪声干扰。
这种方法在高频电路和敏感电子设备中尤为适用。
综上所述,通过滤波器、稳压电源、合理的接地设计以及电磁屏蔽措施,我们可以有效地消除电路设计中的电源噪声,提高电路的稳定性和可靠性。