1.1 電磁兼容設(shè)計中的基本措施及濾波器電路

在開關(guān)電源系統(tǒng)中，對連接線電纜的接口使用適當(dāng)?shù)臑V波、去耦、旁路或抑制電路，改變高頻干擾電流的流向和大小是EMC設(shè)計中常用的措施。濾波、去耦、旁路或抑制電路對EMI的重要性也同樣適用于EMS問題。接口電路與電纜在電路上直接相連，接口電路是否進行了有效的濾波、去耦、旁路或抑制，直接關(guān)系到整機系統(tǒng)能否通過EMC測試。接口電路濾波設(shè)計的目的是減小系統(tǒng)通過接口及電纜對外產(chǎn)生的輻射，抑制外界輻射和傳導(dǎo)噪聲對整機系統(tǒng)的干擾，其電路的組成元器件是電容器、電感類器件（比如磁珠、電抗器）及RC組合器件等。

1）去耦、旁路與儲能的概念。旁路和去耦是指防止有用能量從一個電路傳到另一個電路中，并改變噪聲能量的傳輸路徑，從而提高電源分配網(wǎng)絡(luò)的品質(zhì)。它有三個基本概念，即電源、地平面，元件和內(nèi)層的電源連接。

去耦是當(dāng)器件進行高速開關(guān)時，把射頻能量從高頻器件的電源端泄放到電源分配網(wǎng)絡(luò)。去耦電容也為器件和元件提供一個局部的直流源，這對減小電流在板上傳播浪涌尖峰很有作用。

在數(shù)字電路及IC電路中，必須要進行電源去耦。當(dāng)元件開關(guān)消耗直流能量時，沒有去耦電容的電源分配網(wǎng)絡(luò)中將發(fā)生一個瞬時尖峰。這是因為電源供電網(wǎng)絡(luò)中存在著一定的電感，而去耦電容能提供一個局部的沒有電感的或者說電感很小的電源。通過去耦電容，把電壓保持在一個恒定的參考點，阻止了錯誤的邏輯轉(zhuǎn)換，同時還能減小噪聲的產(chǎn)生，因為它能提供給高速開關(guān)電流一個最小的回流面積來代替元件和遠端電源間的大的回流面積，如圖1-1所示。

圖1-1 PCB中的去耦電容大幅度減小了電流回流面積

去耦電容的另一個作用是提供局部的能量存儲源，可以減小電源供電的輻射路徑。電路中的RF能量的產(chǎn)生與IAf成正比，這里I是回流的電流，A是回路的面積，f是電流的頻率。由于電流和頻率在選擇器件時已確定，所以要想減小輻射，減小電流的回路面積就變得非常重要。在有去耦電容的電路中，電流在小的RF電流回路中流動，從而減小RF能量，可以通過放置去耦電容得到小的回路面積。

如圖1-1所示，ΔU是Ldi/dt在地線上產(chǎn)生的噪聲，它在去耦電容中流動。這個ΔU驅(qū)動著板上的地結(jié)構(gòu)和分配系統(tǒng)中的共模電壓流向整個電路板。因此減小ΔU與地阻抗有關(guān)，也與去耦電容的用法及位置有關(guān)。

去耦也是克服物理的和時序約束的一種方法，它是通過在信號線和電源線及平面間提供一個低阻抗的電源來實現(xiàn)的。在頻率升高到自諧振點之前，隨著頻率的升高，去耦電容的阻抗會越來越低，這樣高頻噪聲會有效地從信號線上泄放，這時剩下的低頻輻射能量就沒有什么影響了。根據(jù)去耦電容的原理，如果增加從電源線吸收能量的難度，就會使大部分能量從去耦電容中獲得，充分發(fā)揮去耦電容的作用，同時電源線上也將產(chǎn)生更小的di/dt噪聲。根據(jù)這樣的思路，可以人為增加電源線上的阻抗。

在電源線上串聯(lián)鐵氧體磁珠是一種常用的方法，由于鐵氧體磁珠對高頻電流呈現(xiàn)較大的阻抗，因此增強了電源去耦電容的效果。

2）旁路是把不必要的共模RF能量從元件或線纜中泄放掉。它的實質(zhì)是產(chǎn)生一個交流支路來把不希望的能量從易受影響的區(qū)域泄放掉。另外，它還提供濾波功能，其濾波的能力顯然還受其自身的帶寬的限制。有時也把旁路統(tǒng)稱為濾波的設(shè)計，旁路或濾波通常應(yīng)用在電源與地之間、信號與地之間或者不同的地之間，它與去耦有所不同。但是對于電容的使用方法來說是一樣的，因此通常描述有關(guān)電容的特性都適用于去耦合旁路。

3）儲能是當(dāng)所用的信號引腳在最大容量負載下同時開關(guān)時，用來保持提供給器件的恒定的直流電壓和電流。它還能阻止由于器件的di/dt電流浪涌而引起的電壓跌落。如果說去耦是高頻的范疇，那么儲能可以理解為低頻的范疇。