面对连接器的电磁干扰问题，我们当如何预防及解决?

aqiandao

　　射频干扰源
　　当今，电子系统的时钟频率为几百兆赫，所用脉冲的前后沿在亚纳秒范围。网络接口传输数据速率为100Mbit/s和155与622Mbit/s(ATM-异步传输模)。高质量视频电路也用以亚纳秒级的象素速率。这些较高的处理速度表示了工程上受到不断的挑战。
" R( E. S! [" Z* n; J3 W( }
5 p+ E8 U5 ?8 s, x' E! Zhttp://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20190401/7cd3369c59d64217ab4f033e3e8878b6.jpeg
% C% S' x) w0 ?. k; b　　(图片来自电蜂)
　　这样的挑战之一是射频(RF)干扰，这是由于电磁能量的快速变化引起的。电路上振荡速率变得更快(上升/下降时间)，电压/电流幅度变得更大，问题变得更多。因此，今天同以前相比，解决电磁兼容性(EMC)就更艰难了。
　　在电路的两个波节之前，快速变化的脉冲电流，表示了所谓差模噪声源，电路周围的电磁场可以耦合到其它元件上和侵入连接部分。经感性或容性耦合的噪声是共模干扰。射频干扰电流是彼此相同的，系统可以建模为：由噪声源、“受害电路”或“接受者”和回路(通常是底板)组成。用几个因素来描述干扰的大小：
　　●噪声源的强度
　　●干扰电流环绕面积的大小
　　●变化速率
　　于是，尽管在电路中有很可能产生不希望的干扰，噪声几乎总是共模型的。一旦在输入/输出(I/O)连接器和机壳或地平面之间接入电缆，有某些RF电压出现时，导致几毫安的RF电流就能足以超过允许的发射电平。
8 d/ R; I7 s; ]/ B  Y4 V5 h* P+ R4 u　　02
　　噪声的耦合和传播
　　共模噪声是由于不合理的设计产生的。有些典型的原因是不同线对中个别导线的长度不同，或到电源平面或机壳的距离不同。另一个原因是元件的缺陷，如磁感应线圈与变压器，电容器与有源器件(例如应用特殊的集成电路(ASIC))。
　　磁性元件，特别是所谓“铁芯扼流圈”型贮能电感器，是用在电源变换器之中的，总是产生电磁场。磁路中的气隙相当于串联电路中的一个大电阻，那儿要消耗较多的电能。于是，铁芯扼流圈，绕制在铁氧体棒上，在棒周围产生强的电磁场，在电极附近有最强的场强。在使用回描结构的开关电源中，变压器上必定有一个空隙，其间有很强的磁场。在其中保持磁场最合适的元件是螺旋管，使电磁场沿管芯长度方向分布。这就是在高频工作的磁性元件优选螺旋结构的原因之一。
3 t, R, _" q  Y2 ?" N# Q1 i
http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20190401/ce6aa0fca498482c926dd5b23484d53e.jpeg
　　不恰当的去耦电路通常也变成干扰源。如果电路要求大的脉冲电流，以及局部去耦时不能保证小电容或十分高的内阻需要，则由电源回路产生的电压就下降。这相当于纹波，或者相当于终端间的电压快速变化。由于封装的杂散电容，干扰能耦合到其它电路中去，引起共模问题。
9 ~6 O+ H7 L  G3 \: N* |$ S4 [　　当共模电流污染I/O接口电路时，该问题必须解决在通过连接器之前。不同的应用，建议用不同的方法来解决这个问题。在视频电路中，那儿I/O信号是单端的，且公用同一共同回路，要解决它，用小型LC滤波器滤掉噪声。在低频串联接口网络中，有些杂散电容就足够将噪声分流到底板上。差分驱动的接口，如以太，通常是通过变压器耦合到I/O区域，是在变压器一侧或两侧的中心抽头提供耦合的。这些中心抽头经高压电容器与底板相连，将共模噪声分流到底板上，以使信号不发生失真。
　　03
# |6 k5 J8 R3 t! v" k' K* b/ ~　　在I/O区域内的共模噪声
　　没有一个通用办法来解决所有类型的I/O接口的问题。设计师们的主要目标是将电路设计好，而常常忽略了一些视为简单的细节。一些基本法则能使噪声在到达连接器以前，降至最小：
8 ~; H. Y' ~, D+ Q9 F& x
& p. _, ]" r; O+ E' E. }http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20190401/451783068ba540cbb1e96e34154bbbab.jpeg
+ I7 X1 H  {' I% p　　(图片由电蜂商城提供)
1 H8 w: _* h+ K* D+ Y! L　　1)将去耦电容设置在紧挨负载处。
　　2)快速变化的前后沿的脉冲电流，其环路尺寸应最小。
　　3)使大电流器件(即驱动器和ASIC)远离I/O端口。
　　4)测定信号的完整性，以保证过冲和下冲最小，特别是对于大电流的关键性信号(如时钟，总线)。
+ Q4 ]9 p: R# e& }, K; ~　　5)使用局部滤波，如RF铁氧体，可吸收RF干扰。
5 Z7 `' A2 o/ {, _9 k9 s　　6)提供低阻抗搭接到底板上或在I/O区域的基准在底板上。
0 r# J/ s1 Q. j" p, t3 ]　　04
　　射频噪声和连接器
　　即使工程师采取许多上述所列的预防措施，来减小在I/O区内的RF噪声，还不能保证这些预防措施能否成功地足够满足发射要求。有些噪声是传导干扰，即在内部电路板上按共模电流流动。这个干扰源是在底板和电路等之间。于是，这个RF电流一定通过最低阻抗(在底板和载信号线之间)的通路流动。如果连接器没呈现足够低的阻抗(与底板的搭接处)，这RF电流经杂散电容流动。当这RF电流流过电缆时，不可避免地产生发射。

7 Q) H$ v* A  U9 r4 Vhttp://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20190401/2d3ec67610bc45559a46d7a1dbf9918f.jpeg
　　使共模电流注入到I/O区的另一机理，是附近有强的干扰源的耦合。甚至有些“屏蔽”连接器也无用，因为干扰源就在连接器附近，如PC机环境。如果在连接器和底板之间有一个缺口，此处所感应的RF电压可以使EMC性能下降。
　　屏蔽连接器方法有，加指形簧片或垫片。连接器的搭接，是在连接器和机壳之间填满空处。这个方法要求有一个衬垫(图2A)。金属衬垫较好，只要处理合适，也就是说，只要表面不被污染，只要手不触及或损坏衬垫以及只要有足够的压力，以保持好的、低阻抗的接触。
- D3 F9 ~2 B9 p/ R7 Z
* f( g1 m- t# q4 |# A; i! L- Zhttp://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20190401/406b6847b25e4e059959d0631afb3456.jpeg
　　(高清图片上电蜂查看)
- l2 U7 G; o3 U7 j3 E3 W　　别的方法是连接器装接头片或者把连接器安装在机壳上。此时，最大接触面稍微小些，且应严格控制接头片的尺寸和弹性。安装屏蔽连接器时，在机壳上开口，开口的一侧要去掉油污(图2B)，要仔细制作，若公差不合适，导致连接器在机壳内陷入太深，使搭接中断。每位EMC工程师知道，在“极好”的系统当中，这个问题一定要满足发射要求，并在生产线及时检查。未紧固的或弯曲的衬垫，安装于关键区域(如安装连接器的开口)的油污上，将失效。
　　05
& y$ @/ b+ R# C$ y, z' v　　由于下述原因选用了EMI连接器;
7 H4 `" G% p% j- v2 T　　1)导电发泡塑料是极其柔软的，且能放在连接器的整个周围。这就消除了与另一机壳、衬垫有关的问题。
6 P. g  G4 M0 ~5 V3 N2 I) f; o7 c　　2)机械工程师可以在系统机壳可接收的公差范围内安装连接器。
8 x! R& N0 ]& p: ?7 O" p* P
) s5 G' B9 ?+ a- }# N9 Nhttp://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20190401/daa9fe18e476405f8402b4134fc896d1.jpeg
　　(产品图电蜂独家提供)
$ g; q) S% a6 s) z4 u　　3)连接器与机壳实现低阻抗搭接，以保证良好接触。机壳壁内侧上的衬垫，当要涂漆有遮蔽要求时，可以用更柔软的材料。
　　4)要求强迫冷却的设计，衬垫最好有另一特点：连接器和机壳壁之间的缝应密封起来，以减少气漏。在有尘埃的环境中，衬垫要起到系统内保持干净。
' s- f* m, ?+ N6 _4 `　　结论
1 e* v0 f7 T6 x! u　　当前市场上有各种各样的连接器，能使设计师为特殊接口，获得最佳设计。
　　温馨提示
　　电蜂优选海量品牌同款连接器等您选，原厂直发，ISO认证!一样的品质，不一样的价格。一年质保，购物无忧。
! D) e9 i6 h. g, v& o　　本文来源：https://www.elecbee.cn/

langtuodianzi