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                                          AMP連接器的電磁干擾問題如何預防和解決?

                                          來源:http://www.sofiaadrianalexi.com/news/3.html發佈時間:2018-07-27

                                          AMP連接器的電磁干擾問題如何預防和解決?
                                              當今 ,電子系統的時鐘頻率爲幾百兆赫,所用脈衝的前後沿在亞納秒範圍,高質量視頻電路也用以亞納秒級的象素速率 。這些較高的處理速度表示了工程上受到不斷的挑戰 。那麼如何預防和解決連接器電磁干擾的問題值得我們關注 。
                                              電路上振盪速率變得更快(上升/下降時間),電壓/電流幅度變得更大,問題變得更多 。因此 ,今天同以前相比,解決電磁兼容性(EMC)就更艱難了 。
                                              在電路的兩個波節之前,快速變化的脈衝電流,表示了所謂差模噪聲源 ,電路周圍的電磁場可以耦合到其它元件上和侵入連接部分 。經感性或容性耦合的噪聲是共模干擾 。射頻干擾電流是彼此相同的 ,系統可以建模爲:由噪聲源、“受害電路”或“接受者”和迴路(通常是底板)組成。用幾個因素來描述干擾的大小:噪聲源的強度、干擾電流環繞面積的大小、變化速率  。
                                           
                                              於是,儘管在電路中有很可能產生不希望的干擾  ,噪聲幾乎總是共模型的 。一旦在輸入/輸出(I/O)連接器和機殼或地平面之間接入電纜 ,有某些RF電壓出現時 ,導致幾毫安的RF電流就能足以超過允許的發射電平 。
                                          噪聲的耦合和傳播
                                              共模噪聲是由於不合理的設計產生的。有些典型的原因是不同線對中個別導線的長度不同 ,或到電源平面或機殼的距離不同。另一個原因是元件的缺陷,如磁感應線圈與變壓器,電容器與有源器件(例如應用特殊的集成電路(ASIC))。
                                              磁性元件 ,特別是所謂“鐵芯扼流圈”型貯能電感器,是用在電源變換器之中的,總是產生電磁場 。磁路中的氣隙相當於串聯電路中的一個大電阻  ,那兒要消耗較多的電能。
                                              於是 ,鐵芯扼流圈 ,繞制在鐵氧體棒上 ,在棒周圍產生強的電磁場 ,在電極附近有的場強 。在使用回描結構的開關電源中 ,變壓器上必定有一個空隙, 其間有很強的磁場。在其中保持磁場合適的元件是螺旋管  ,使電磁場沿管芯長度方向分佈。這就是在高頻工作的磁性元件優選螺旋結構的原因之一 。
                                              不恰當的去耦電路通常也變成干擾源 。如果電路要求大的脈衝電流,以及局部去耦時不能保證小電容或十分高的內阻需要,則由電源迴路產生的電壓就下降 。這相當於紋波,或者相當於終端間的電壓快速變化。由於封裝的雜散電容,干擾能耦合到其它電路中去,引起共模問題 。
                                              當共模電流污染I/O接口電路時,該問題必須解決在通過連接器之前。不同的應用 ,建議用不同的方法來解決這個問題 。在視頻電路中,那兒I/O信號是單端的 ,且公用同一共同迴路,要解決它 ,用小型LC濾波器濾掉噪聲 。
                                              在低頻串聯接口網絡中 ,有些雜散電容就足夠將噪聲分流到底板上。差分驅動的接口 ,如以太 ,通常是通過變壓器耦合到I/O區域 ,是在變壓器一側或兩側的中心抽頭提供耦合的 。這些中心抽頭經高壓電容器與底板相連,將共模噪聲分流到底板上,以使信號不發生失真。
                                           
                                          在I/O區域內的共模噪聲
                                          沒有一個通用辦法來解決所有類型的I/O接口的問題。設計師們的主要目標是將電路設計好 ,而常常忽略了一些視爲簡單的細節 。一些基本法則能使噪聲在到達連接器以前,降至小:
                                          1)將去耦電容設置在緊挨負載處 。
                                          2)快速變化的前後沿的脈衝電流,其環路尺寸應小。
                                          3)使大電流器件(即驅動器和ASIC)遠離I/O端口 。
                                          4)測定信號的完整性 ,以保證過沖和下衝小 ,特別是對於大電流的關鍵性信號(如時鐘,總線)。
                                          5)使用局部濾波 ,如RF鐵氧體  ,可吸收RF干擾  。
                                          6)提供低阻抗搭接到底板上或在I/O區域的基準在底板上 。 射頻噪聲和連接器
                                          即使工程師採取許多上述所列的預防措施 ,來減小在I/O區內的RF噪聲,還不能保證這些預防措施能否成功地足夠滿足發射要求 。有些噪聲是傳導干擾 ,即在內部電路板上按共模電流流動 。這個干擾源是在底板和電路等之間 。
                                          於是 ,這個RF電流一定通過低阻抗(在底板和載信號線之間)的通路流動。如果連接器沒呈現足夠低的阻抗(與底板的搭接處),這RF電流經雜散電容流動 。當這RF電流流過電纜時,不可避免地產生髮射。
                                          使共模電流注入到I/O區的另一機理,是附近有強的干擾源的耦合 。甚至有些“屏蔽”連接器也無用,因爲干擾源就在連接器附近 ,如PC機環境 。如果在連接器和底板之間有一個缺口 ,此處所感應的RF電壓可以使EMC性能下降
                                          屏蔽連接器方法有,加指形簧片或墊片 。連接器的搭接  ,是在連接器和機殼之間填滿空處 。這個方法要求有一個襯墊 。金屬襯墊較好,只要處理合適  ,也就是說 ,只要表面不被污染,只要手不觸及或損壞襯墊以及只要有足夠的壓力 ,以保持好的、低阻抗的接觸 。
                                          別的方法是連接器裝接頭片或者把連接器安裝在機殼上。此時,接觸面稍微小些  ,且應嚴格控制接頭片的尺寸和彈性 。安裝屏蔽連接器時 ,在機殼上開口,開口的一側要去掉油污,要仔細製作,若公差不合適 ,導致連接器在機殼內陷入太深,使搭接中斷 。每位EMC工程師知道,在“極好”的系統當中,這個問題一定要滿足發射要求 ,並在生產線及時檢查。未緊固的或彎曲的襯墊,安裝於關鍵區域的油污上 ,將失效。
                                          由於下述原因選用了EMI連接器
                                          1)導電發泡塑料是極其柔軟的 ,且能放在連接器的整個周圍 。這就消除了與另一機殼、襯墊有關的問題 。
                                          2)機械工程師可以在系統機殼可接收的公差範圍內安裝連接器 。
                                          3)連接器與機殼實現低阻抗搭接,以保證良好接觸。機殼壁內側上的襯墊,當要塗漆有遮蔽要求時 ,可以用更柔軟的材料 。

                                          4)要求強迫冷卻的設計 ,襯墊有另一特點:連接器和機殼壁之間的縫應密封起來,以減少氣漏 。在有塵埃的環境中,襯墊要起到系統內保持乾淨 。


                                          AMP連接器

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