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什么是电场耦合

更新时间:2021-10-09      点击次数:709

在EMC中电场耦合是因为位移电流(displacement current)的电容性效应而产生。实际上我们并没有要电流流经某一特定方向,但是因为结构上形成的寄生电容对电流提供了一个低阻抗的路径,该路径的阻抗比设计上的电流路径阻抗更低。因为电流是一个完整的环路,所以环路的阻抗在电路中是一个非常重要的参数。

640.png

布线间的电场耦合


下图中显示的带散热器的PCB示意图。一频率缓冲器驱动一条线路,该线路靠近一个装有散热器之大型IC。当此线路布线途经散热器时,在线路布线与散热器之间有一个寄生电容产生,同时在散热器与频率缓冲器之间也有寄生电容之存在。(当然,在散热器与接收器、与屏蔽、与系统之其他组件之间都会有寄生电容,但是在本例中可以忽略不计,因此不致影响EMC 问题)。


此电容阻抗为:


640.png

备注:


C = 电容量 Capacitance
f = 频率



带散热器的布线示意图



实际中电容量的大小取决于其几何结构。而且阻抗会随频率不同而变化。在相同结构下,对越高频率的谐波其阻抗越低。


所有的电流都必须要流过完整的环路回到源头。在本次例子里,我们希望所有谐波电流路径都从频率缓冲器流过,经线路布线到接收端,然后再经由接地参考平面回到频率缓冲器。然而实际布线中,线路布线与散热器间的寄生电容,以及散热器与频率缓冲器间的寄生电容,都提供了比上述路径还要低阻抗的路径,造成了部分电流从散热器流过。若设计初期没有注意到这个返回电流路径,散热器因为体积比线路布线要大的多,因此散热器会成为最大的辐射发生器,特别对于高频段的谐波,造成了不必要的辐射干扰,到最后就需要借助屏蔽壳来隔离,所以在设计前期布线中就应该需要考虑到这个问题。

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