一種抑制emi干擾的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種抑制EMI干擾的方法，其具體實現(xiàn)過程為：設(shè)置硬件部分；設(shè)置軟件部分；設(shè)計線路板部分；設(shè)置屏蔽結(jié)構(gòu)；設(shè)置電源線濾波：在電纜的端口上安裝濾波器，即信號濾波器；設(shè)置電路的接地的方式。該一種抑制EMI干擾的方法和現(xiàn)有技術(shù)相比，同時解決整機(jī)系統(tǒng)和開關(guān)電源的EMI，抑制傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射的難題，實用性強(qiáng)，適用范圍廣泛。
【專利說明】—種抑制EMI干擾的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計算機(jī)電磁干擾屏蔽【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說是一種實用性強(qiáng)、抑制EMI干擾的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]電磁干擾(Electromagnetic Interference簡稱EMI),直譯是電磁干擾。這是合成詞，我們應(yīng)該分別考慮"電磁"和"干擾"。是指電磁波與電子元件作用后而產(chǎn)生的干擾現(xiàn)象，有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)電介質(zhì)把一個電網(wǎng)絡(luò)上的信號耦合(干擾)到另一個電網(wǎng)絡(luò)。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號耦合(干擾)到另一個電網(wǎng)絡(luò)，在高速PCB及系統(tǒng)設(shè)計中，高頻信號線、集成電路的引腳、各類接插件等都可能成為具有天線特性的輻射干擾源，能發(fā)射電磁波并影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作。
[0003]所謂“干擾”，指設(shè)備受到干擾后性能降低以及對設(shè)備產(chǎn)生干擾的干擾源這二層意思。第一層意思如雷電使收音機(jī)產(chǎn)生雜音，摩托車在附近行駛后電視畫面出現(xiàn)雪花，拿起電話后聽到無線電聲音等。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)的電子設(shè)備中都對電磁干擾作出不同方式的屏蔽，但是屏蔽效果都不夠全面，而且屏蔽效果一般，尤其是計算機(jī)設(shè)備中，計算機(jī)設(shè)備中的主板、電源線等都是產(chǎn)生電磁干擾的主要來源，基于此，現(xiàn)提供一種針對計算機(jī)、有效抑制EMI干擾的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種實用性強(qiáng)、抑制EMI干擾的方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是按以下方式實現(xiàn)的，該一種抑制EMI干擾的方法，其具體實現(xiàn)過程為:
設(shè)置硬件部分:在系統(tǒng)主板上，濾波電容使用穿心電容器或支座電容器；電阻采用電阻器；濾波器采用若干小電感組成；電源變壓器在設(shè)置靜電屏蔽，屏蔽殼體和變壓器殼體都接地；電源模塊的開關(guān)管兩端則設(shè)置吸收電路，該吸收電路吸收電源模塊的EMI ；
設(shè)置軟件部分:首先將總噪聲、共模噪聲和差模噪聲數(shù)據(jù)讀入計算機(jī)中，接著對EMI噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪和頻譜分析、復(fù)現(xiàn)，然后將其與EMC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對照以判斷是否符合若符合標(biāo)準(zhǔn)要求軟件輸出電磁兼容測試報告，反之重新進(jìn)行EMI濾波器設(shè)計；
設(shè)計線路板部分:拉大高速信號和模擬信號之間的距離，或加ound guard/shunttraces在模擬信號旁邊；并采用數(shù)字地對模擬地的噪聲干擾；
設(shè)置屏蔽結(jié)構(gòu):設(shè)置屏蔽罩，該屏蔽罩內(nèi)置墊片；
設(shè)置電源線濾波:在電纜的端口上安裝濾波器，即信號濾波器；
設(shè)置電路的接地的方式:設(shè)置不同信號的接地線，這里的地線包括:
數(shù)字地:各種開關(guān)量信號的零電位； 模擬地:各種模擬量信號的零電位；
信號地:為傳感器的地；
交流地:交流供電電源的地線；
直流地:直流供電時電源的地；
屏蔽地:防止靜電感應(yīng)和磁場感應(yīng)；
所述吸收電路包括在開關(guān)管兩端并接的RC吸收電路、在開關(guān)管兩端并接RCD吸收電路、與該開關(guān)管兩端分別串接的可飽和磁芯線圈的線路和LLC串聯(lián)諧振電路，
所述RC吸收電路是指一電容與一電阻串聯(lián)后再并聯(lián)在該開關(guān)管的兩端；
所述RCD吸收電路是指一個電阻與一個二極管并聯(lián)后再與一個電容串聯(lián)，最后并聯(lián)到開關(guān)管的兩端；
所述可串接磁芯線圈的線路包括相互并聯(lián)的三條線路:第一條包括一個電容；第二條包括相互串聯(lián)的二極管和電感線圈；第三條包括一并聯(lián)電路、與該并聯(lián)電路串聯(lián)的另一電感線圈，該并聯(lián)電路包括一個電容、一個電阻和一個二極管，該電容、電阻相互串聯(lián)后與該二極管相互并聯(lián)；
所述LLC串聯(lián)諧振電路包括連接輸入端的主開關(guān)Q1，該主開關(guān)Ql的輸出端分成兩路，一路經(jīng)電容CS、電感LS后接入勵磁電感Lm的一端，另一路經(jīng)主開關(guān)Q2后接入上述勵磁電感Lm的另一端。
[0007]當(dāng)屏蔽罩或墊片由涂有導(dǎo)電層的塑料制成時，添加一個EMI襯墊在兩者之間；當(dāng)屏蔽罩或墊片由金屬制成，則在噴涂拋光材料前加一個襯墊把墊片表面包住，這里的襯墊是指導(dǎo)電膜或卷帶；當(dāng)墊片的兩邊都使用卷帶包覆時，則用機(jī)械固件對EMI襯墊進(jìn)行緊固，這里的機(jī)械固件包括螺釘、螺栓。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所產(chǎn)生的有益效果是:
本發(fā)明的一種抑制EMI干擾的方法可同時解決整機(jī)系統(tǒng)和開關(guān)電源的EMI干擾，抑制系統(tǒng)和電源模塊的EMI的技術(shù)難題，實用性強(qiáng)，適用范圍廣泛，易于推廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]附圖1是本發(fā)明的RC電路圖。
[0010]附圖2為本發(fā)明的RCD電路圖。
[0011]附圖3為本發(fā)明的可寶盒磁芯線圈電路圖。
[0012]附圖4為本發(fā)明的LLC串聯(lián)諧振電路圖。

【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一種抑制EMI干擾的方法作以下詳細(xì)說明。
[0014]本發(fā)明提供一種抑制EMI干擾的方法，其具體實現(xiàn)過程為:
設(shè)置硬件部分:a、針對系統(tǒng)主機(jī)板來說，選擇帶外特性和電路裝配技術(shù)的電磁元件。因為遠(yuǎn)離基頻的元件響應(yīng)特性決定帶外響應(yīng)(例如引線長度)和不同電路元件之間互相耦合的程度。該方法的具體設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為:
(I)在高頻時，優(yōu)先選用引線電感小的穿心電容器或支座電容器來濾波。(2 )在使用引線式電容時，應(yīng)考慮引線電感對濾波效率的影響。(3)鋁電解電容器可能發(fā)生幾微秒的暫時性介質(zhì)擊穿，因而在紋波很大或有瞬變電壓的電路里，應(yīng)該使用固體電容器。(4)使用寄生電感和電容量小的電阻器。片狀電阻器可用于超高頻段。(5)大電感寄生電容大，為了提高低頻部分的插損，應(yīng)使用若干小電感組成的多節(jié)濾波器。(6)使用磁芯電感要注意飽和特性，特別要注意高電平脈沖會降低磁芯電感的電感量和在濾波器電路。(7)盡量使用屏蔽的繼電器并使屏蔽殼體接地。(8)選用有效地屏蔽、隔離的輸入變壓器。(9)用于敏感電路的電源變壓器應(yīng)該有靜電屏蔽，屏蔽殼體和變壓器殼體都應(yīng)接地。(10)設(shè)備內(nèi)部的互連信號線必須使用屏蔽線，以防它們之間的騷擾耦合。(11)為使每個屏蔽體都與各自的插針相連，應(yīng)選用插針足夠多的插頭座。
[0015]針對開關(guān)電源模塊來說，di/dt和dv/dt是開關(guān)電源模塊自身產(chǎn)生電磁干擾的關(guān)鍵因素，減小其中的任何一個都可以減小開關(guān)電源中的電磁干擾。由上述可知，di/dt和dv/dt主要是由開關(guān)管的快速開關(guān)以及二極管的反向恢復(fù)造成的。所以如果要抑制開關(guān)電源中的EMI就必須解決開關(guān)管的快速開關(guān)及二極管的反向恢復(fù)所帶來的問題。
[0016]采取吸收裝置的電路設(shè)計，可采用如附圖1、圖2、圖3、圖4所示的電路設(shè)計:所述吸收電路包括在開關(guān)管兩端并接的RC吸收電路、在開關(guān)管兩端并接RCD吸收電路、與該開關(guān)管兩端分別串接的可飽和磁芯線圈的線路和LLC串聯(lián)諧振電路。
[0017]所述RC吸收電路是指一電容與一電阻串聯(lián)后再并聯(lián)在該開關(guān)管的兩端；
所述RCD吸收電路是指一個電阻與一個二極管并聯(lián)后再與一個電容串聯(lián)，最后并聯(lián)到開關(guān)管的兩端；
所述可串接磁芯線圈的線路包括相互并聯(lián)的三條線路:第一條包括一個電容；第二條包括相互串聯(lián)的二極管和電感線圈；第三條包括一并聯(lián)電路、與該并聯(lián)電路串聯(lián)的另一電感線圈，該并聯(lián)電路包括一個電容、一個電阻和一個二極管，該電容、電阻相互串聯(lián)后與該二極管相互并聯(lián)；
所述LLC串聯(lián)諧振電路包括連接輸入端的主開關(guān)Q1，該主開關(guān)Ql的輸出端分成兩路，一路經(jīng)電容CS、電感LS后接入勵磁電感Lm的一端，另一路經(jīng)主開關(guān)Q2后接入上述勵磁電感Lm的另一端。
[0018]在該可飽和磁芯線圈的線路中，二次整流回路中，與整流二極管D串接可飽和磁芯的線圈，可飽和磁芯線圈在通過正常電流時磁芯飽和，電感量很小，不會影響電路正常上作。一旦電流要反向時，磁芯線圈將產(chǎn)生很大的反電動勢，阻止反向電流的上升。因此，將它與二極管D串聯(lián)就能有效地抑制二極管D的反向浪涌電流。
[0019]在LLC串聯(lián)諧振電路中兩個主開關(guān)Ql和Q2構(gòu)成一個半橋結(jié)構(gòu)，其驅(qū)動信號是固定50%占空比的互補(bǔ)信號，電感Ls、電容Cs和變壓器的勵磁電感Lm構(gòu)成一個LLC諧振網(wǎng)絡(luò)。LLC串聯(lián)諧振可以降低主開關(guān)管上的EMI，把電磁輻射干擾EMI減至最少。
[0020]設(shè)置軟件部分:該方法首先將總噪聲、共模噪聲和差模噪聲數(shù)據(jù)讀入計算機(jī)中，接著對EMI噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪和頻譜分析、復(fù)現(xiàn)，然后將其與EMC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對照以判斷是否符合若符合標(biāo)準(zhǔn)要求軟件輸出電磁兼容測試報告反之需進(jìn)行EMI濾波器設(shè)計，并對濾波后的噪聲抑制效果與EMC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比判斷如符合標(biāo)準(zhǔn)則輸出測試報告否則需重新進(jìn)行濾波器設(shè)計。
[0021]設(shè)計線路板部分:避免高頻干擾的基本思路是盡量降低高頻信號電磁場的干擾，也就是所謂的串?dāng)_Crosstalk。首先用拉大高速信號和模擬信號之間的距離，或加oundguard/shunt traces在模擬信號旁邊。其次采用數(shù)字地對模擬地的噪聲干擾。
[0022]設(shè)置屏蔽結(jié)構(gòu):對屏蔽罩內(nèi)對墊片進(jìn)行正確設(shè)計。墊片系統(tǒng):重要因素是壓縮，壓縮能在襯墊和墊片之間產(chǎn)生較高導(dǎo)電率。襯墊和墊片之間導(dǎo)電性太差會降低屏蔽效率。確保導(dǎo)通性首先要保證墊片表面平滑、干凈并經(jīng)過必要處理以具有良好導(dǎo)電性，這些表面在接合之前必須先遮??；另外屏蔽襯墊材料對這種墊片具有持續(xù)良好的粘合性也非常重要。導(dǎo)電襯墊的可壓縮特性可以彌補(bǔ)墊片的任何不規(guī)則情況。所有襯墊都有一個有效工作最小接觸電阻，設(shè)計時可以加大對襯墊的壓縮力度以降低多個襯墊的接觸電阻。建議最小接觸面范圍內(nèi)，兩個相向凹點之間的壓力應(yīng)足以確保襯墊和墊片之間具有良好的導(dǎo)電性。另一方面，對襯墊的壓力不應(yīng)大到使襯墊處于非正常壓縮狀態(tài)，因為此時會導(dǎo)致襯墊接觸失效，并可能產(chǎn)生電磁泄漏。與墊片分離的要求需要確保墊片具有足夠的硬度，以免在墊片緊固件之間產(chǎn)生較大彎曲。在某些情況下，可能需要另外一些緊固件以防止外殼結(jié)構(gòu)彎曲。壓縮性也是轉(zhuǎn)動接合處的一個重要特性。如果屏蔽罩或墊片由涂有導(dǎo)電層的塑料制成，則添加一個EMI襯墊。如果屏蔽罩或墊片結(jié)構(gòu)是金屬的，那么在噴涂拋光材料之前可加一個襯墊把墊片表面包住，只需用導(dǎo)電膜和卷帶即可。若在接合墊片的兩邊都使用卷帶，則可用機(jī)械固件對EMI襯墊進(jìn)行緊固，這里的機(jī)械固件包括螺釘、螺栓。
[0023]設(shè)置電源線濾波:當(dāng)干擾頻率較高時，使用低通濾波器，當(dāng)干擾頻率較低時，使用高通濾波器，當(dāng)信號頻率的帶寬較窄，而干擾的帶寬較寬時，使用帶通濾波器，當(dāng)干擾信號的帶寬較窄時，使用帶阻濾波器。信號線電源線濾波模塊這個模塊的作用介紹，當(dāng)一臺屏蔽十分嚴(yán)密的設(shè)備還是不能滿足電磁兼容指標(biāo)的要求。
[0024]機(jī)箱內(nèi)的干擾通過空間感應(yīng)到電纜上，在電纜上產(chǎn)生了電流，這個電流流到機(jī)箱外部，并產(chǎn)生二次輻射，導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生超標(biāo)輻射發(fā)射。同樣，機(jī)箱外部的電磁波干擾感應(yīng)到電纜上，在電纜上產(chǎn)生的電流流進(jìn)機(jī)箱，產(chǎn)生二次輻射，對機(jī)箱內(nèi)的電路造成干擾。解決這個問題的最有效方法是在電纜的端口上安裝濾波器，這就是信號濾波器。
[0025]設(shè)置電路的接地的方式:正確進(jìn)行接地設(shè)計、安裝還要正確進(jìn)行各種不同信號的接地處理?？刂葡到y(tǒng)中，有以下幾種地線:1)數(shù)字地:也叫邏輯地，是各種開關(guān)量(數(shù)字量)信號的零電位。2)模擬地:是各種模擬量信號的零電位。3)信號地:通常為傳感器的地。4)交流地:交流供電電源的地線，這種地通常是產(chǎn)生噪音的地。5)直流地:直流供電時電源的地。6)屏蔽地:也叫機(jī)殼地，為防止靜電感應(yīng)和磁場感應(yīng)而設(shè)。
[0026]a、頻率在IMHz以下可用一點接地；高于1MHz時，采用多點接地；在I?1MHz之間可用一點接地，也可用多點接地。
[0027]b、交流地與信號地不能共用。由于在一段電源地線的兩點間會有數(shù)mV甚至幾V電壓，對低電平信號電路來說，這是一個非常重要的干擾，因此必須加以隔離和防止。
[0028]C、浮地與接地的比較。將機(jī)殼接地，其余部浮空。這種方法抗干擾能力強(qiáng)，安全可
O
[0029]d、模擬地。模擬地的接法十分重要。為了提高抗共模干擾能力，對于模擬信號可采用屏蔽浮技術(shù)。
[0030]e、屏蔽地。在控制系統(tǒng)中為了減少信號中電容稱合噪聲、準(zhǔn)確檢測和控制,對信號采用屏蔽措施是十分必要的。根據(jù)屏蔽目的不同，屏蔽地的接法也不一樣。電場屏蔽解決分布電容問題，一般接大地；電磁場屏蔽主要避免雷達(dá)、電臺等高頻電磁場輻射干擾。利用低阻金屬材料高導(dǎo)流而制成，可接大地。磁場屏蔽用以防磁鐵、電機(jī)、變壓器、線圈等磁感應(yīng)，其屏蔽方法是用高導(dǎo)磁材料使磁路閉合，一般接大地為好。當(dāng)信號電路是一點接地時，低頻電纜的屏蔽層也應(yīng)一點接地。如果電纜的屏蔽層地點有一個以上時，將產(chǎn)生噪聲電流，形成噪聲干擾源。當(dāng)一個電路有一個不接地的信號源與系統(tǒng)中接地的放大器相連時，輸入端的屏蔽應(yīng)接至放大器的公共端；相反，當(dāng)接地的信號源與系統(tǒng)中不接地的放大器相連時，放大器的輸入端也應(yīng)接到信號源的公共端。對于電氣系統(tǒng)的接地，要按接地的要求和目的分類，不能將不同類接地簡單地、任意地連接在一起，而是要分成若干獨立的接地子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)都有其共同的接地點或接地干線，最后才連接在一起，實行總接地。
[0031]另外采用該方法的優(yōu)點是可同時解決整機(jī)系統(tǒng)和開關(guān)電源的EMI，抑制系統(tǒng)和電源模塊的EMI的技術(shù)難題，具有較強(qiáng)的實用價值和現(xiàn)實意義。
[0032]以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種抑制EMI干擾的方法，其特征在于:設(shè)置硬件部分:在系統(tǒng)主板上，濾波電容使用穿心電容器或支座電容器；電阻采用電阻器；濾波器采用若干小電感組成；電源變壓器在設(shè)置靜電屏蔽，屏蔽殼體和變壓器殼體都接地；電源模塊的開關(guān)管兩端則設(shè)置吸收電路，該吸收電路吸收電源模塊的EMI ； 設(shè)置軟件部分:首先將總噪聲、共模噪聲和差模噪聲數(shù)據(jù)讀入計算機(jī)中，接著對EMI噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪和頻譜分析、復(fù)現(xiàn)，然后將其與EMC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對照以判斷是否符合若符合標(biāo)準(zhǔn)要求軟件輸出電磁兼容測試報告，反之重新進(jìn)行EMI濾波器設(shè)計； 設(shè)計線路板部分:拉大高速信號和模擬信號之間的距離，或加ound guard/shunttraces在模擬信號旁邊；并采用數(shù)字地對模擬地的噪聲干擾； 設(shè)置屏蔽結(jié)構(gòu):設(shè)置屏蔽罩，該屏蔽罩內(nèi)置墊片； 設(shè)置電源線濾波:在電纜的端口上安裝濾波器，即信號濾波器； 設(shè)置電路的接地的方式:設(shè)置不同信號的接地線，這里的地線包括: 數(shù)字地:各種開關(guān)量信號的零電位； 模擬地:各種模擬量信號的零電位； 信號地:為傳感器的地； 交流地:交流供電電源的地線； 直流地:直流供電時電源的地； 屏蔽地:防止靜電感應(yīng)和磁場感應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抑制EMI干擾的方法，其特征在于:所述吸收電路包括在開關(guān)管兩端并接的RC吸收電路、在開關(guān)管兩端并接RCD吸收電路、與該開關(guān)管兩端分別串接的可飽和磁芯線圈的線路和LLC串聯(lián)諧振電路， 所述RC吸收電路是指一電容與一電阻串聯(lián)后再并聯(lián)在該開關(guān)管的兩端； 所述RCD吸收電路是指一個電阻與一個二極管并聯(lián)后再與一個電容串聯(lián)，最后并聯(lián)到開關(guān)管的兩端； 所述可串接磁芯線圈的線路包括相互并聯(lián)的三條線路:第一條包括一個電容；第二條包括相互串聯(lián)的二極管和電感線圈；第三條包括一并聯(lián)電路、與該并聯(lián)電路串聯(lián)的另一電感線圈，該并聯(lián)電路包括一個電容、一個電阻和一個二極管，該電容、電阻相互串聯(lián)后與該二極管相互并聯(lián)； 所述LLC串聯(lián)諧振電路包括連接輸入端的主開關(guān)Q1，該主開關(guān)Ql的輸出端分成兩路，一路經(jīng)電容CS、電感LS后接入勵磁電感Lm的一端，另一路經(jīng)主開關(guān)Q2后接入上述勵磁電感Lm的另一端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抑制EMI干擾的方法，其特征在于:當(dāng)屏蔽罩或墊片由涂有導(dǎo)電層的塑料制成時，添加一個EMI襯墊在兩者之間；當(dāng)屏蔽罩或墊片由金屬制成，則在噴涂拋光材料前加一個襯墊把墊片表面包住，這里的襯墊是指導(dǎo)電膜或卷帶；當(dāng)墊片的兩邊都使用卷帶包覆時，則用機(jī)械固件對EMI襯墊進(jìn)行緊固，這里的機(jī)械固件包括螺釘、螺栓。
【文檔編號】G06F19/00GK104200078SQ201410417542
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】滕學(xué)軍, 肖波, 谷俊杰, 高鵬飛 申請人:浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司