电缆/连接器中共模电流的抑制
出处:汽车电子 发布于:2009-03-10 10:32:25
电缆要成为天线,需要一定的长度,而且电缆端口进行抗扰度和传导骚扰测试的电缆长度为3m(有些标准中规定电缆进行浪泳测试的长度为10m),因此理论上在产品电缆设计时,在满足使用要求的前提下,可以尽量使用短的电缆,避免电缆成为天线,并免去大部分的EMC测试。但电缆长度往往受到设各之间连接距离的限制,不能随意缩短。而且,当电缆的长度不能减小到波长的一半以下或小于3m时,减小电缆长度也没有明显效果。在这种情况下只能减小流入电缆或连接器中的共模电流。常用的方法有:
●增加共模电流回路的阻抗。因为在共模电压一定的情况下,增加共模电流路径的阻抗可以减小共模电流。
●低通滤波器滤波,目的暴减少高频共模电流成分,这些高频共模电流的辐射效率很高;电缆屏蔽,目的是为共模电流提供一条环路面积较小的路径。
下面介绍在实际工程中应用上述概念的方法。
1.增加共模电流回路的阻抗
当设各电缆上产生或注入的共模电压一定时,减小电缆上的共模电流的方法就是增加共模电流回路的阻抗。但是怎样增加共模回路的阻抗是许多工程师困惑的问题。很多工程师往往试图通过断开线路板与机箱之间的连接,或者断开机箱与安全地之间的连接,来增加共模回路的阻抗,结果往往令人失望。因为这些方法仅对低频有效,而低频共模电流并不是辐射的主要原因。实用而有效的方法是在电缆上串联共模扼流圈,共模扼流圈能够对共模电流形成较大的阻抗,而对差模信号没有影响,因此使用上很简单,并且共模扼流圈不需要接地,可以直接加到电缆上。将整束电缆穿过一个铁氧体磁环就构成了一个共模扼流圈,根据需要,也可以将电缆在磁环上绕几匝。为了工程方便,很多厂家提供分体式的磁环,这种磁环可以很容易地卡在电缆上。电缆上套了铁氧体磁环后,共模电流减小的改善量取决于原来共模电流回路的阻抗。从共模辐射的公式容易推导出下面的结论(推导中,应用共模电压不变的条件):
式中,E1——加铁氧体前的电缆辐射强度;
E2——加铁氧体后的电缆辐射强度;
ICM1一劫日铁氧体前电缆上的共模电流;
JCM2——加铁氧体后电缆上的共模电流;
ZCM2——加铁氧体后的共模环路阻抗;
ZCvtt一劫口铁氧体前的共模环路阻抗;
Z——共模扼流圈的阻抗。
例如,在某一频率下,如果没加共模扼流圈时的共模电流环路阻抗为100Ω,共模扼流圈的阻抗为1000Ω,则共模辐射改善为20dB;而如果原来的共模电流环路阻抗为1000Ω,则改善量仅为6dB。
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