오늘날 전자 시스템의 클록 주파수는 수백 메가헤르츠이고 사용되는 펄스의 선행 및 후행 에지는 나노초 미만 범위에 있으며 고품질 비디오 회로는 나노초 미만 픽셀 속도에도 사용됩니다. 이러한 더 높은 처리 속도는 엔지니어링에서 끊임없는 과제를 나타냅니다. 따라서 커넥터 전자파 간섭 문제를 방지하고 해결하는 방법은 우리의 관심을 끌만한 가치가 있습니다.
회로의 발진 속도가 빨라지고(상승/하강 시간), 전압/전류 진폭이 커지고 문제가 더 커집니다. 따라서 오늘날은 전자파 적합성(EMC)을 이전보다 해결하기가 더 어렵습니다.
회로의 두 노드 앞에서 빠르게 변화하는 펄스 전류는 소위 차동 모드 노이즈 소스를 나타냅니다. 회로 주변의 전자기장은 다른 구성 요소와 결합하여 연결 부분을 침범할 수 있습니다. 유도성 또는 용량성 결합 잡음은 공통 모드 간섭입니다. 무선 주파수 간섭 전류는 서로 동일하며 시스템은 다음과 같이 모델링될 수 있습니다. 또는&'수신기&' 및 루프(일반적으로 백플레인). 간섭의 크기를 설명하는 데에는 노이즈 소스의 강도, 간섭 전류 주변 영역의 크기, 변화율과 같은 여러 요소가 사용됩니다.
따라서 회로에 원하지 않는 간섭이 발생할 가능성이 있지만 잡음은 거의 항상 공동 모델입니다. 입력/출력(I/O) 커넥터와 섀시 또는 접지면 사이에 케이블이 연결되면 일부 RF 전압이 나타날 때 몇 밀리암페어의 RF 전류가 허용 방출 수준을 초과하기에 충분할 수 있습니다.
노이즈의 결합 및 전파
커먼 모드 노이즈는 무리한 설계로 인해 발생합니다. 몇 가지 일반적인 이유는 서로 다른 쌍의 개별 전선 길이가 다르거나 전원판 또는 섀시까지의 거리가 다르기 때문입니다. 또 다른 이유는 자기 유도 코일 및 변압기, 커패시터 및 능동 장치(예: 특수 집적 회로(ASIC) 적용)와 같은 구성 요소의 결함입니다.
자기 부품, 특히 소위&'철심 초크&'; 유형 에너지 저장 인덕터는 전력 변환기에 사용되며 항상 전자기장을 생성합니다. 자기 회로의 에어 갭은 더 많은 전력이 소비되는 직렬 회로의 큰 저항과 같습니다. 그 결과 철심 초크 코일이 페라이트 막대에 감겨 막대 주위에 강한 전자기장을 발생시키고 가장 강한 자기장 세기는 전극 근처에 발생합니다. 귀선 구조를 사용하는 스위칭 전원 공급 장치에서는 변압기 사이에 강한 자기장이 있는 간격이 있어야 합니다. 자기장을 유지하는 데 가장 적합한 요소는 나선형 튜브이므로 전자기장이 튜브 코어의 길이를 따라 분포됩니다. 이것이 고주파에서 작동하는 자기 소자에 나선형 구조가 선호되는 이유 중 하나입니다.
부적절한 디커플링 회로도 종종 간섭의 원인이 됩니다. 회로에 큰 펄스 전류가 필요하고 부분 디커플링 동안 작은 커패시턴스 또는 매우 높은 내부 저항이 필요하다고 보장할 수 없는 경우 전원 회로에서 생성된 전압이 떨어집니다. 이는 리플과 동일하거나 단자 간의 급격한 전압 변화와 동일합니다. 패키지의 부유 커패시턴스로 인해 간섭이 다른 회로에 결합되어 공통 모드 문제를 일으킬 수 있습니다.
공통 모드 전류가 I/O 인터페이스 회로를 오염시키면 커넥터를 통과하기 전에 문제를 해결해야 합니다. 이 문제를 해결하기 위해 다른 방법을 사용하기 위해 다른 응용 프로그램이 제안됩니다. 비디오 회로에서 I/O 신호는 단일 종단이고 동일한 공통 루프를 공유합니다. 이를 해결하려면 작은 LC 필터를 사용하여 노이즈를 필터링하십시오. 저주파 직렬 인터페이스 네트워크에서 일부 부유 커패시턴스는 노이즈를 하단 보드로 분로시키기에 충분합니다. 이더넷과 같은 차동 구동 인터페이스는 일반적으로 변압기를 통해 I/O 영역에 연결되며 연결은 변압기의 한쪽 또는 양쪽에 있는 중앙 탭에 의해 제공됩니다. 이 중앙 탭은 고전압 커패시터를 통해 하단 플레이트에 연결되어 신호가 왜곡되지 않도록 공통 모드 노이즈를 하단 플레이트로 분로합니다.
I/O 영역의 공통 모드 노이즈
모든 유형의 I/O 인터페이스 문제를 해결하는 보편적인 솔루션은 없습니다. 설계자의 주요 목표는 회로를 잘 설계하는 것이며 종종 단순하다고 여겨지는 몇 가지 세부 사항을 간과합니다. 몇 가지 기본 규칙은 노이즈가 커넥터에 도달하기 전에 최소화할 수 있습니다.
1) 디커플링 커패시터를 부하에 가깝게 설정합니다.
2) 급변하는 펄스 전류의 루프 크기는 앞, 뒤 에지에서 가장 작아야 한다.
3) 고전류 장치(예: 드라이버 및 ASIC)를 I/O 포트에서 멀리 두십시오.
4) 신호 무결성을 측정하여 특히 큰 전류(클록 및 버스 등)가 있는 중요한 신호의 경우 최소 오버슈트 및 언더슈트를 보장합니다.
5) RF 페라이트와 같은 로컬 필터링을 사용하여 RF 간섭을 흡수합니다.
6) 베이스보드에 저임피던스 랩 연결을 제공하거나 베이스보드의 I/O 영역에 참조를 제공합니다. RF 노이즈 및 커넥터
엔지니어가 I/O 영역의 RF 노이즈를 줄이기 위해 위에 나열된 많은 예방 조치를 취하더라도 이러한 예방 조치가 방출 요구 사항을 충족할 만큼 충분히 성공적이라는 보장은 없습니다. 일부 노이즈는 전도 간섭, 즉 내부 회로 기판에 공통 모드 전류가 흐릅니다. 이 간섭의 원인은 백플레인과 회로 사이에 있습니다. 따라서 이 RF 전류는 임피던스가 가장 낮은 경로(하부 플레이트와 신호 전달 라인 사이)를 통해 흘러야 합니다. 커넥터가 충분히 낮은 임피던스를 나타내지 않으면(베이스 플레이트와 겹치는 부분에서) RF 전류가 표유 커패시턴스를 통해 흐릅니다. 이 RF 전류가 케이블을 통해 흐르면 필연적으로 방출이 발생합니다.
공통 모드 전류를 I/O 영역에 주입하는 또 다른 메커니즘은 근처에 있는 강력한 간섭 소스의 결합입니다. 일부"차폐& quot; PC 환경과 같이 간섭원이 커넥터 근처에 있기 때문에 커넥터는 쓸모가 없습니다. 커넥터와 백플레인 사이에 간격이 있으면 여기에 유도된 RF 전압이 EMC 성능을 저하시킬 수 있습니다.
커넥터를 차폐하거나 핑거 리드 또는 개스킷을 추가하는 방법이 있습니다. 커넥터의 겹침은 커넥터와 케이싱 사이의 간격을 채우는 것입니다. 이 방법은 라이너가 필요합니다. 금속 개스킷은 적절하게 취급하는 한, 즉 표면이 오염되지 않은 한, 손이 개스킷을 만지거나 손상시키지 않는 한, 양호하고 낮은 상태를 유지하기에 충분한 압력이 있는 한 더 좋습니다. - 임피던스 접촉.
또 다른 방법은 커넥터에 커넥터를 설치하거나 하우징에 커넥터를 설치하는 것입니다. 이때, 최대 접촉면은 약간 작아지며 탭의 크기와 탄성은 엄격하게 제어되어야 합니다. 실드 커넥터를 설치할 때 케이싱에 구멍을 뚫고 구멍 측면의 오일을 제거하십시오. 조심스럽게 만드십시오. 허용 오차가 적절하지 않으면 커넥터가 케이스에 너무 깊이 가라앉고 겹침이 중단됩니다. 모든 EMC 엔지니어는"excellent" 시스템에서 이 문제는 출시 요구 사항을 충족하고 생산 라인에서 제 시간에 확인되어야 합니다. 중요한 영역의 오일에 설치된 고정되지 않거나 구부러진 개스킷은 실패합니다.
EMI 커넥터는 다음과 같은 이유로 선택되었습니다.
1) 전도성 발포 플라스틱은 매우 부드럽고 커넥터의 전체 둘레에 배치할 수 있습니다. 이것은 다른 케이싱 및 개스킷과 관련된 문제를 제거합니다.
2) 기계 엔지니어는 시스템 섀시의 허용 오차 범위 내에서 커넥터를 설치할 수 있습니다.
3) 커넥터와 섀시는 양호한 접촉을 보장하기 위해 낮은 임피던스로 연결됩니다. 캐비닛 벽 내부의 라이너는 페인팅이 필요하고 마스킹 요구 사항이 있는 경우 더 부드러운 재료로 만들 수 있습니다.
4) 강제 냉각이 필요한 설계의 경우 개스킷에는 다른 기능이 있어야 합니다. 즉, 커넥터와 케이싱 벽 사이의 이음매는 공기 누출을 줄이기 위해 밀봉되어야 합니다. 먼지가 많은 환경에서 개스킷은 시스템을 깨끗하게 유지하는 데 도움이 됩니다.
