减小差模辐射策略：低通滤波与环路面积控制

"如何减小差模辐射？-EMC基础理论（四）" 在电子工程领域，电磁兼容性（EMC）是确保设备在各种电磁环境中正常工作的关键因素。差模辐射是电磁干扰（EMI）的一种形式，它发生在电路的两导线之间，对于电路的性能和整体系统的电磁兼容性具有显著影响。本资源探讨了如何减少差模辐射，主要从以下几个方面进行讲解： 1. 差模辐射公式：E = 2.6 * I * A * f^2 / D，其中E表示辐射强度，I是差模电流，A是环路面积，f是频率，D是距离。该公式揭示了减小差模辐射的三个基本策略：减小电流I，减小环路面积A，以及降低频率f。 2. 减小差模电流I：采用低功耗的芯片可以在保持电路功能的同时降低电流。在长导线中，使用缓冲器可以减少通过导线的电流，从而减少辐射。 3. 降低频率f：在不影响系统功能的情况下，选择低速芯片可以减少高频成分。延长脉冲上升时间或者使用低通滤波器去除1/t_r频率以上的成分，可以有效地减少不必要的辐射。 4. 控制差模电流的环路面积A：这是减小辐射最实际且有效的方法。选择大规模集成电路和表面安装器件，避免使用安装座，以及在PCB布线时精心设计信号回路路径，都能有效地减小环路面积，进而减少辐射。 5. PCB的电磁兼容设计：PCB设计对于控制辐射至关重要。理解脉冲信号的频谱有助于优化设计。例如，谐波幅度与频率的关系，以及地线和电源线上的噪声管理。电源线和地线上的噪声可以通过合适的布局、电容配置和使用铁氧体来抑制。 6. 电源解耦电容的布置：电源线上的瞬态电流会导致电压波动，解耦电容的目的是提供局部储能，快速补偿这些波动。正确的布置可以减小电源线上的噪声。通常，解耦电容应尽可能靠近负载，以降低电源线的电感。 7. 线路板的辐射机理：分为差模辐射和共模辐射。差模辐射主要由电流环路产生，其辐射强度与环路面积、电流和频率有关；而共模辐射则涉及到整个电路的接地方式。理解这两种机理可以帮助设计更有效的辐射抑制策略。 8. 导线的辐射：长直导线会作为天线产生辐射，辐射强度与频率和距离有关。优化PCB布线，比如使用短直导线，可以减少这种辐射。 减小差模辐射涉及电路设计的多个层面，包括元器件选择、PCB布局、滤波和电源管理等。通过综合应用这些策略，可以显著提高设备的电磁兼容性，降低对其他设备的干扰，同时也能保护自身免受外部电磁环境的影响。