任何電源線上傳導(dǎo)干擾信號(hào)，均可用差模和共模干擾信號(hào)來表示？

濾波技術(shù)是抑制干擾的一種有效措施，尤其是在對(duì)付開關(guān)電源EMI信號(hào)的傳導(dǎo)干擾和某些輻射干擾方面，具有明顯的效果。

任何電源線上傳導(dǎo)干擾信號(hào)，均可用差模和共模干擾信號(hào)來表示。

差模干擾在兩導(dǎo)線之間傳輸，屬于對(duì)稱性干擾;共模干擾在導(dǎo)線與地(機(jī)殼)之間傳輸，屬于非對(duì)稱性干擾。在一般情況下，差模干擾幅度小、頻率低、所造成的干擾較小，共模干擾幅度大、頻率高，還可以通過導(dǎo)線產(chǎn)生輻射，所造成的干擾較大。因此，欲削弱傳導(dǎo)干擾，把EMI信號(hào)控制在有關(guān)EMC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限電平以下。除抑制干擾源以外，最有效的方法就是在開關(guān)源輸入和輸出電路中加裝EMI濾波器。一般設(shè)備的工作頻率約為10～50 kHz。EMC很多標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的傳導(dǎo)干擾電平的極限值都是從10 kHz算起。對(duì)開關(guān)電源產(chǎn)生的高頻段EMI信號(hào)，只要選擇相應(yīng)的去耦電路或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的EMI濾波器，就不難滿足符合EMC標(biāo)準(zhǔn)的濾波效果。

1 .1瞬態(tài)干擾

是指交流電網(wǎng)上出現(xiàn)的浪涌電壓、振鈴電壓、火花放電等瞬間干擾信號(hào)，其特點(diǎn)是作用時(shí)間極短，但電壓幅度高、瞬態(tài)能量大。瞬態(tài)干擾會(huì)造成單片開關(guān)電源輸出電壓的波動(dòng);當(dāng)瞬態(tài)電壓疊加在整流濾波后的直流輸入電壓VI上，使VI超過內(nèi)部功率開關(guān)管的漏-源擊穿電壓V(BR)DS時(shí)，還會(huì)損壞TOPSwitch芯片，因此必須采用抑制措施。通常，靜電放電(ESD)和電快速瞬變脈沖群(EFT)對(duì)數(shù)字電路的危害甚于其對(duì)模擬電路的影響。靜電放電在5 — 200MHz的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的射頻輻射。此輻射能量的峰值經(jīng)常出現(xiàn)在35MHz — 45MHz之間發(fā)生自激振蕩。許多I/O電纜的諧振頻率也通常在這個(gè)頻率范圍內(nèi)，結(jié)果，電纜中便串入了大量的靜電放電輻射能量。當(dāng)電纜暴露在4 — 8kV靜電放電環(huán)境中時(shí)，I/O電纜終端負(fù)載上可以測(cè)量到的感應(yīng)電壓可達(dá)到600V。這個(gè)電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了典型數(shù)字的門限電壓值0.4V。典型的感應(yīng)脈沖持續(xù)時(shí)間大約為400納秒。將I/O電纜屏蔽起來，且將其兩端接地，使內(nèi)部信號(hào)引線全部處于屏蔽層內(nèi)，可以將干擾減小60 — 70dB，負(fù)載上的感應(yīng)電壓只有0.3V或更低。

電快速瞬變脈沖群也產(chǎn)生相當(dāng)強(qiáng)的輻射發(fā)射，從而耦合到電纜和機(jī)殼線路。電源線濾波器可以對(duì)電源進(jìn)行保護(hù)。線 — 地之間的共模電容是抑制這種瞬態(tài)干擾的有效器件，它使干擾旁路到機(jī)殼，而遠(yuǎn)離內(nèi)部電路。

當(dāng)這個(gè)電容的容量受到泄漏電流的限制而不能太大時(shí)，共模扼流圈必須提供更大的保護(hù)作用。這通常要求使用專門的帶中心抽頭的共模扼流圈，中心抽頭通過一只電容(容量由泄漏電流決定)連接到機(jī)殼。共模扼流圈通常繞在高導(dǎo)磁率鐵氧體芯上，其典型電感值為15 ～ 20mH。

1.2傳導(dǎo)的抑制

往往單純采用屏蔽不能提供完整的電磁干擾防護(hù)，因?yàn)樵O(shè)備或系統(tǒng)上的電纜才是最有效的干擾接收與發(fā)射天線。許多設(shè)備單臺(tái)做電磁兼容實(shí)驗(yàn)時(shí)都沒有問題，但當(dāng)兩臺(tái)設(shè)備連接起來以后，就不滿足電磁兼容的要求了，這就是電纜起了接收和輻射天線的作用。唯一的措施就是加濾波器，切斷電磁干擾沿信號(hào)線或電源線傳播的路徑，與屏蔽共同夠成完善的電磁干擾防護(hù)，無論是抑制干擾源、消除耦合或提高接收電路的抗能力，都可以采用濾波技術(shù)。

針對(duì)不同的干擾，應(yīng)采取不同的抑制技術(shù)，由簡(jiǎn)單的線路清理，至單個(gè)元件的干擾抑制器、濾波器和變壓器，再至比較復(fù)雜的穩(wěn)壓器和凈化電源，以及價(jià)格昂貴而性能完善的不間斷電源，下面分別作簡(jiǎn)要敘述。

1.3 專用線路

只要通過對(duì)供電線路的簡(jiǎn)單清理就可以取得一定的干擾抑制效果。如在三相供電線路中認(rèn)定一相作為干擾敏感設(shè)備的供電電源;以另一相作為外部設(shè)備的供電電源;再以一相作為常用測(cè)試儀器或其他輔助設(shè)備的供電電源。這樣的處理可避免設(shè)備間的一些相互干擾，也有利于三相平衡。值得一提的是在現(xiàn)代電子設(shè)備系統(tǒng)中，由于配電線路中非線性負(fù)載的使用，造成線路中諧波電流的存在，而零序分量諧波在中線里不能相互抵消，反而是疊加，因此過于纖細(xì)的中線會(huì)造成線路阻抗的增加，干擾也將增加。同時(shí)過細(xì)的中線還會(huì)造成中線過熱。

1.4 瞬變干擾抑制器

屬瞬變干擾抑制器的有氣體放電管、金屬氧化物壓敏電阻、硅瞬變吸收二極管和固體放電管等多種。其中金屬氧化物壓敏電阻和硅瞬變吸收二極管的工作有點(diǎn)象普通的穩(wěn)壓管，是箝位型的干擾吸收器件;而氣體放電管和固體放電管是能量轉(zhuǎn)移型干擾吸收器件(以氣體放電管為例，當(dāng)出現(xiàn)在放電管兩端的電壓超過放電管的著火電壓時(shí)，管內(nèi)的氣體發(fā)生電離，在兩電極間產(chǎn)生電弧。由于電弧的壓降很低，使大部分瞬變能量得以轉(zhuǎn)移，從而保護(hù)設(shè)備免遭瞬變電壓破壞)。瞬變干擾抑制器與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)使用。

1.5氣體放電管

氣體放電管也稱避雷管，目前常用于程控交換機(jī)上。避雷管具有很強(qiáng)的浪涌吸收能力，很高的絕緣電阻和很小的寄生電容，對(duì)正常工作的設(shè)備不會(huì)帶來任何有害影響。但它對(duì)浪涌的起弧響應(yīng)，與對(duì)直流電壓的起弧響應(yīng)之間存在很大差異。例如90V氣體放電管對(duì)直流的起弧電壓就是90V，而對(duì)5kV/μs的浪涌起弧電壓最大值可能達(dá)到1000V。這表明氣體放電管對(duì)浪涌電壓的響應(yīng)速度較低。故它比較適合作為線路和設(shè)備的一次保護(hù)。此外，氣體放電管的電壓檔次很少。

1.6金屬氧化物壓敏電阻

由于價(jià)廉，壓敏電阻是目前廣泛應(yīng)用的瞬變干擾吸收器件。描述壓敏電阻性能的主要參數(shù)是壓敏電阻的標(biāo)稱電壓和通流容量即浪涌電流吸收能力。前者是使用者經(jīng)常易弄混淆的一個(gè)參數(shù)。壓敏電阻標(biāo)稱電壓是指在恒流條件下(外徑為7mm以下的壓敏電阻取0.1mA;7mm以上的取1mA)出現(xiàn)在壓敏電阻兩端的電壓降。由于壓敏電阻有較大的動(dòng)態(tài)電阻，在規(guī)定形狀的沖擊電流下(通常是8/20μs的標(biāo)準(zhǔn)沖擊電流)出現(xiàn)在壓敏電阻兩端的電壓(亦稱是最大限制電壓)大約是壓敏電阻標(biāo)稱電壓的1.8～2倍(此值也稱殘壓比)。這就要求使用者在選擇壓敏電阻時(shí)事先有所估計(jì)，對(duì)確有可能遇到較大沖擊電流的場(chǎng)合，應(yīng)選擇使用外形尺寸較大的器件(壓敏電阻的電流吸收能力正比于器件的通流面積，耐受電壓正比于器件厚度，而吸收能量正比于器件體積)。使用壓敏電阻要注意它的固有電容。根據(jù)外形尺寸和標(biāo)稱電壓的不同，電容量在數(shù)千至數(shù)百pF之間，這意味著壓敏電阻不適宜在高頻場(chǎng)合下使用，比較適合于在工頻場(chǎng)合，如作為晶閘管和電源進(jìn)線處作保護(hù)用。

特別要注意的是，壓敏電阻對(duì)瞬變干擾吸收時(shí)的高速性能(達(dá)ns)級(jí)，故安裝壓敏電阻必須注意其引線的感抗作用，過長(zhǎng)的引線會(huì)引入由于引線電感產(chǎn)生的感應(yīng)電壓(在示波器上，感應(yīng)電壓呈尖刺狀)。引線越長(zhǎng)，感應(yīng)電壓也越大。為取得滿意的干擾抑制效果，應(yīng)盡量縮短其引線。關(guān)于壓敏電阻的電壓選擇，要考慮被保護(hù)線路可能有的電壓波動(dòng)(一般取1.2～1.4倍)。如果是交流電路，還要注意電壓有效值與峰值之間的關(guān)系。所以對(duì) 220V線路，所選壓敏電阻的標(biāo)稱電壓應(yīng)當(dāng)是220×1.4×1.4≈430V。此外，就壓敏電阻的電流吸收能力來說，1kA(對(duì)8/20μs的電流波)用在晶閘管保護(hù)上，3kA用在電器設(shè)備的浪涌吸收上;5kA用在雷擊及電子設(shè)備的過壓吸收上;10kA用在雷擊保護(hù)上。壓敏電阻的電壓檔次較多，適合作設(shè)備的一次或二次保護(hù)。

1.7硅瞬變電壓吸收二極管(TVS管)

硅瞬變電壓吸收二極管具有極快的響應(yīng)時(shí)間(亞納秒級(jí))和相當(dāng)高的浪涌吸收能力，及極多的電壓檔次。可用于保護(hù)設(shè)備或電路免受靜電、電感性負(fù)載切換時(shí)產(chǎn)生的瞬變電壓，以及感應(yīng)雷所產(chǎn)生的過電壓。TVS管有單方向(單個(gè)二極管)和雙方向(兩個(gè)背對(duì)背連接的二極管)兩種，它們的主要參數(shù)是擊穿電壓、漏電流和電容。使用中TVS管的擊穿電壓要比被保護(hù)電路工作電壓高10%左右，以防止因線路工作電壓接近TVS擊穿電壓，使TVS漏電流影響電路正常工作;也避免因環(huán)境溫度變化導(dǎo)致TVS管擊穿電壓落入線路正常工作電壓的范圍。TVS管有多種封裝形式，如軸向引線產(chǎn)品可用在電源饋線上;雙列直插的和表面貼裝的適合于在印刷板上作為邏輯電路、I/O總線及數(shù)據(jù)總線的保護(hù)。TVS管在使用中應(yīng)注意的事項(xiàng)：·對(duì)瞬變電壓的吸收功率(峰值)與瞬變電壓脈沖寬度間的關(guān)系。手冊(cè)給的只是特定脈寬下的吸收功率(峰值)，而實(shí)際線路中的脈沖寬度則變化莫測(cè)，事前要有估計(jì)。對(duì)寬脈沖應(yīng)降額使用。·對(duì)小電流負(fù)載的保護(hù)，可有意識(shí)地在線路中增加限流電阻，只要限流電阻的阻值適當(dāng)，不會(huì)影響線路的正常工作，但限流電阻對(duì)干擾所產(chǎn)生的電流卻會(huì)大大減小。這就有可能選用峰值功率較小的TVS管來對(duì)小電流負(fù)載線路進(jìn)行保護(hù)。·對(duì)重復(fù)出現(xiàn)的瞬變電壓的抑制，尤其值得注意的是TVS管的穩(wěn)態(tài)平均功率是否在安全范圍之內(nèi)。

·作為半導(dǎo)體器件的TVS管，要注意環(huán)境溫度升高時(shí)的降額使用問題?！ぬ貏e要注意TVS管的引線長(zhǎng)短，以及它與被保護(hù)線路的相對(duì)距離?！ぎ?dāng)沒有合適電壓的TVS管供采用時(shí)，允許用多個(gè)TVS管串聯(lián)使用。串聯(lián)管的最大電流決定于所采用管中電流吸收能力最小的一個(gè)。而峰值吸收功率等于這個(gè)電流與串聯(lián)管電壓之和的乘積?！VS管的結(jié)電容是影響它在高速線路中使用的關(guān)鍵因素，在這種情況下，一般用一個(gè)TVS管與一個(gè)快恢復(fù)二極管以背對(duì)背的方式連接，由于快恢復(fù)二極管有較小的結(jié)電容，因而二者串聯(lián)的等效電容也較小，可滿足高頻使用的要求。·固體放電管 固體放電管是一種較新的瞬變干擾吸收器件，具有響應(yīng)速度較快(10～20ns級(jí))、吸收電流較大、動(dòng)作電壓穩(wěn)定和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。固體放電管與氣體放電管同屬能量轉(zhuǎn)移型。圖2.2為其伏安特性。當(dāng)外界干擾低于觸發(fā)電壓時(shí)，管子呈截止?fàn)?。一旦干擾超出觸發(fā)電壓時(shí)，伏安特性發(fā)生轉(zhuǎn)折，進(jìn)入負(fù)阻區(qū)，此時(shí)電流極大，而導(dǎo)通電阻極小，使干擾能量得以轉(zhuǎn)移。隨著干擾減小，通過放電管電流的回落，當(dāng)放電管的通過電流低于維持電流時(shí)，放電管就迅速走出低阻區(qū)，而回到高阻態(tài)，完成一次放電過程。固體放電管的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它的短路失效模式(器件失效時(shí)，兩電極間呈短路狀)，為不少應(yīng)用場(chǎng)合所必須，已在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。固體放電管的電壓檔次較少，比較適合于作網(wǎng)絡(luò)、通信設(shè)備，乃至部件一級(jí)的保護(hù)。

七、PCB使用技巧

1、元器件標(biāo)號(hào)自動(dòng)產(chǎn)生或已有的元器件標(biāo)號(hào)取消重來

Tools工具|Annotate…注釋

All Part：為所有元器件產(chǎn)生標(biāo)號(hào)

Reset Designators：撤除所有元器件標(biāo)號(hào)

2、單面板設(shè)置：

Design設(shè)計(jì)|Rules…規(guī)則|Routing layers

Toplayer設(shè)為NotUsed

Bottomlayer設(shè)為Any

3、自動(dòng)布線前設(shè)定好電源線加粗

Design設(shè)計(jì)|Rules…規(guī)則|Width Constraint

增加：NET,選擇網(wǎng)絡(luò)名VCC GND，線寬設(shè)粗

4、PCB封裝更新，只要在原封裝上右鍵彈出窗口內(nèi)的footprint改為新的封裝號(hào)

5、100mil=2.54mm;1mil=1/1000英寸

6、快捷鍵"M"，下拉菜單內(nèi)的Dram Track End 拖拉端點(diǎn)====拉PCB內(nèi)連線的一端點(diǎn)處繼續(xù)連線。

7、定位孔的放置

在KeepOutLayer層(禁止布線層)中畫一個(gè)圓，Place|Arc(圓心弧)center,然后調(diào)整其半徑和位置

8、設(shè)置圖紙參數(shù)

Design|Options|Sheet Options

(1)設(shè)置圖紙尺寸：Standard Sytle選擇

(2)設(shè)定圖紙方向：Orientation選項(xiàng)----Landscape(小平方向)----Portrait(垂直方向)

(3)設(shè)置圖紙標(biāo)題欄(Title BlocK):選擇Standard為標(biāo)準(zhǔn)型，ANSI為美國(guó)國(guó)家協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)型

(4)設(shè)置顯示參考邊框Show Reference Zones

(5)設(shè)置顯示圖紙邊框Show Border

(6)設(shè)置顯示圖紙模板圖形Show Template Graphics

(7)設(shè)置圖紙柵格Grids

鎖定柵格Snap On,可視柵格設(shè)定Visible

(8)設(shè)置自動(dòng)尋找電器節(jié)點(diǎn)

10、元件旋轉(zhuǎn)：

Space鍵：被選中元件逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90

在PCB中反轉(zhuǎn)器件(如數(shù)碼管)，選中原正向器件，在拖動(dòng)或選中狀態(tài)下，

X鍵：使元件左右對(duì)調(diào)(水平面);Y鍵：使元件上下對(duì)調(diào)(垂直面)

11、元件屬性：

Lib Ref:元件庫(kù)中的型號(hào)，不允件修改

Footprint:元件的封裝形式

Designator:元件序號(hào)如U1

Part type：元件型號(hào)(如芯片名AT89C52 或電阻阻值10K等等)(在原理圖中是這樣，在PCB中此項(xiàng)換為Comment)

12、生成元件列表(即元器件清單)Reports|Bill of Material

用萬用表檢查電路板上的元器件是否正常工作。如果發(fā)現(xiàn)任何問題，可以嘗試調(diào)整元器件的位置或更換有缺陷的元器件，以確保電路板的性能達(dá)到預(yù)期。完成這些步驟后，你就可以成功地根據(jù)電路圖繪制出符合要求的電路板了。

依據(jù)電路板的形狀和尺寸，對(duì)框架材料進(jìn)行精準(zhǔn)切割與組裝，以構(gòu)建出穩(wěn)固的框架結(jié)構(gòu)。此過程中，需格外注重框架的穩(wěn)定性和堅(jiān)固性，以防止在后續(xù)的焊接過程中發(fā)生變形或損壞。

將已制作好的框架緊密固定在繪圖紙上，作為元器件焊接的基礎(chǔ)支撐。此步驟中，應(yīng)使用膠水或其他粘合劑，確?？蚣芘c電路板之間的牢固粘附。

接下來是焊接元器件的步驟

借助萬用表，精準(zhǔn)選擇焊接點(diǎn)，并按照電路圖的要求將各個(gè)元器件進(jìn)行焊接。在此過程中，必須嚴(yán)格控制電流大小和焊接時(shí)間，以防止對(duì)元器件造成不必要的損壞或短路。

元器件焊接完成后，再次使用萬用表檢測(cè)每個(gè)元器件的工作狀態(tài)，確保它們均能正常工作。若發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)立即嘗試重新焊接或更換有問題的元器件。

最后是測(cè)試與調(diào)試環(huán)節(jié)

將所有焊接好的元器件連接成一個(gè)完整的電路系統(tǒng)。

將電源接入電路系統(tǒng)，仔細(xì)觀察系統(tǒng)是否能正常工作。若發(fā)現(xiàn)問題，可嘗試調(diào)整元器件之間的連接關(guān)系或更換有問題的元器件。

在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，持續(xù)監(jiān)測(cè)各項(xiàng)參數(shù)和性能指標(biāo)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。若發(fā)現(xiàn)問題，需根據(jù)實(shí)際情況作出相應(yīng)的調(diào)整和優(yōu)化。

電路圖的基礎(chǔ)知識(shí)

首先，我們需要了解什么是電路圖，以及它為什么這么重要。

簡(jiǎn)單來說，電路圖就像一張地圖，它用符號(hào)和線條來描述電路元件之間的連接關(guān)系，幫助我們理解電路的結(jié)構(gòu)和工作原理。