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电快速瞬变脉冲群(EFT)抑制方法

日期:2022-01-20 17:10
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摘要:一、电快速瞬变脉冲群特点  电快速瞬变脉冲群EFT是电气和机电设备中常见的一种瞬态干扰,是由继电器、接触器、电动机、变压器等电感器件产生的,是时间很短但幅度很大的电磁干扰,是一连串的脉冲,可以在电路输入端产生累计效应,使干扰电平的幅度*终超过电路的噪声门限,对电路形成干扰。 电快速瞬变脉冲群由大量脉冲组成,具有如下特点: 1) 幅值在100V至数千伏; 2) 脉冲频率在1kHz至1MHz; 3) 单个脉冲的上升沿在纳秒级,脉冲持续时间在几十纳秒至数毫秒; 4) EFT所形成的骚扰信号频谱分补非常宽...
一、电快速瞬变脉冲群特点


           电快速瞬变脉冲群EFT是电气和机电设备中常见的一种瞬态干扰,是由继电器、接触器、电动机、变压器等电感器件产生的,是时间很短但幅度很大的电磁干扰,是一连串的脉冲,可以在电路输入端产生累计效应,使干扰电平的幅度*终超过电路的噪声门限,对电路形成干扰。
       电快速瞬变脉冲群由大量脉冲组成,具有如下特点:
1) 幅值在100V至数千伏;
2) 脉冲频率在1kHz至1MHz;
3) 单个脉冲的上升沿在纳秒级,脉冲持续时间在几十纳秒至数毫秒;
4) EFT所形成的骚扰信号频谱分补非常宽,数字电路对它比较敏感,易受到干扰。



二、电快速瞬变脉冲群常见抑制方法


1) 减小PCB接地线公共阻抗:增加PCB接地导线的面积,减小电感量成分;
2) 加接EFT电感瞬态干扰抑制网络:在电感元件上并接压敏电阻、阻容电路、二极管、TVS管、背靠连接的稳压二极管等;
3) 电源或信号干扰源输入口,使用滤波器或吸收器等滤波元器件,选用磁珠的内径越小、外径越大、长度越长越好;
4) 电子元器件选择时,选用性能可靠的关键器件;*好做过芯片级的电磁兼容仿真试验,质量可靠的元器件选用可提升对电快速瞬变脉冲信号的抑制能力;
4) PCB布局时,将干扰源远离敏感电路;
5) PCB布线时注意线缆的隔离,强弱电的布线隔离、信号线与功率线的隔离,各类走线要尽量短,
6) 正确使用接地技术,减小环路面积;
7) 安装瞬态干扰吸收器;
8) 软件设计时,考虑避免干扰对系统的影响,软件上应正确检测和处理告警信息,及时恢复产品的状态;
9) I/O信号进出由完全隔离的变压器或光耦连接,更好的实现隔离;
10) 使用高阻抗的共模或差模电感滤波器
11) 使用铁氧体磁环;
12) 在PCB层电源输入位置要做好滤波,通常采用的是大小电容组合,根据实际情况可以酌情再添加上等磁珠来滤除高频信号;13) 组装生产环节中应严把质量关,做好生产工艺流程控制,尽量保证产品质量的一致性,减少因个别产品质量问题带来的测试不合格现象;



三、PCB抗干扰设计


1、电源电路抗干扰设计
1) 变压器及稳压模块应就近安装在交流电源进入系统的地方;
2) 强电输送线绝不能在系统内乱布;
3) 电源供电线应尽量短,板间连接线使用双绞线;
4) 交流输入、功率继电器、电源滤波器、电源变压器等干扰源电路应与系统稳压后的5V、3.3V等布线严格分开并进行有效隔离;
5) 稳压电源输出并接电解电容及0.01uF左右陶瓷电容和二极管;

2、PCB布局抗干扰设计
1) 主控部分和外围设备按各自体系要有明显界限,不能混装,即使系统只有一块印制板,也要分模块设计,模块间做好隔离;
2) 大功率低速电路、模拟电路和数字电路应分开布局,大功率器件应与小信号电路分开,如功率继电器要与主控模块及弱点驱动模块隔离,使相互间的信号耦合*小;
3) 各部件之间引线要尽量短,噪声敏感器件尽量缩短连接的信号线;
4) 发热量大的器件如电源芯片、单片机、RAM等应尽量安排在不影响敏感电路的地方及通风冷却较好的地方,电路板竖直放置时,发热量大的器件应放置在*上边。
5) 晶振与CPU时钟输入端,要相互靠近;
6) 易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路等应尽量远离逻辑电路,如果有可能,应分开做印制电路板;
7) 尽可能缩短高频元器件之间的连线,设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰;易受干扰的元器件不能相互靠得太近,输入和输出元器件应尽量远离;
8) 按功能模块对电路板进行分区,把有干扰的电源、接地层和其它功能区与无干扰的或静态的区域分开;每个功能模块分区元器件放置应相互靠近,布线长度*短;
9) DC/DC模块、开关元器件和整流器应尽可能靠近变压器放置;
10) 电磁干扰滤波器要尽可能靠近电磁干扰源,并放在同一块电路板上;
11) 调压元器件和滤波电容器应尽可能靠近整流二极管放置;
12) 印制电路板按频率和电流开关特性分区,噪声元器件和非噪声元器件距离尽量远;
13) 对噪声敏感的布线不要与大电流和高速开关线平行;
14) 连接器、接插件应布置在电路板一侧,尽量避免从两侧引出电缆,减少共模辐射;

3、PCB布线抗干扰设计
1) 电路板的层数根据系统电源网络、强弱信号网络等因素来确定;在电路板层数允许的情况下,可设置独立的电源层和地层;
2) 数字电路和模拟电路要分开接地;数字电路的地可构成闭环以提高抗干扰性能,地平面一般做接地处理,并作为基本电平参考点,地平面屏蔽效果优于电源平面。
3) 元器件布局后,先布地线、电源线、然后布高速信号线;数字电路地线采用网格结构
4) 电源线应尽量靠近地线,减小差模辐射的环路面积,有利于减小电路间干扰;
5) 时钟线与信号线之间用地线隔离,关键信号线之间用地线隔离,减小环路面积,可有效地抑制相邻新号线路之间的耦合;
6) 避免印制电路板导线的不连续性,布线宽度不要突变,防止导线阻抗突变引发信号反射和驻波,布线不要突然拐角,避免直角和锐角布线;
7) 电源线和地线要尽量宽、短、直,以减小阻抗;
8) 时钟信号发生器电路应尽量靠近使用时钟的器件,时钟线要尽量短,晶振外壳要接地,石英晶体及对噪声敏感器件下面不要走线,用地线把时钟区圈起来;
9) 电源线和地线加接去耦电容,尽量加宽电源导线宽度,采用大面积接地;电源输入端跨接100uF左右的电解电容,每个IC处布置一个0.01uF的瓷片电容。去耦电容值的选区可按C=1/f计算,及10MHz取0.1uF,单片机系统一般取0.01uF—0.1uF;
10) 印制板中的接触器、继电器、按钮等元器件,操作时易产生火花放电,采用RC回路来吸收放电电流,一般R取值1—2K,C取值2.2—4.7uF;
11) 单片机等芯片CMOS电路输入阻抗很高,且易受静电感应,对不用的端口通过电阻接地或接正电源;
12) 高速信号布线的过孔孔径尽量小,高速并行线每根信号线的过孔数尽量保持相同;
13) 避免有过长的平行信号线,顶层和底层的布线相互垂直;
14) 数字地与模拟地要完全分开,单点共地;
15) 光耦隔离处把原、副彻底隔离开;
16) 变压器、开关电源,高频器件下面尽量不要走线;

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