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電快速瞬變脈沖群(EFT)抑制方法
日期：2024-10-19 08:08
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摘要：一、電快速瞬變脈沖群特點(diǎn)
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電快速瞬變脈沖群EFT是電氣和機(jī)電設(shè)備中常見(jiàn)的一種瞬態(tài)干擾，是由繼電器、接觸器、電動(dòng)機(jī)、變壓器等電感器件產(chǎn)生的,是時(shí)間很短但幅度很大的電磁干擾，是一連串的脈沖，可以在電路輸入端產(chǎn)生累計(jì)效應(yīng)，使干擾電平的幅度*終超過(guò)電路的噪聲門(mén)限，對(duì)電路形成干擾。
電快速瞬變脈沖群由大量脈沖組成，具有如下特點(diǎn)：
1) 幅值在100V至數(shù)千伏；
2) 脈沖頻率在1kHz至1MHz；
3) 單個(gè)脈沖的上升沿在納秒級(jí)，脈沖持續(xù)時(shí)間在幾十納秒至數(shù)毫秒；
4) EFT所形成的騷擾信號(hào)頻譜分補(bǔ)非常寬...
一、電快速瞬變脈沖群特點(diǎn)
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電快速瞬變脈沖群EFT是電氣和機(jī)電設(shè)備中常見(jiàn)的一種瞬態(tài)干擾，是由繼電器、接觸器、電動(dòng)機(jī)、變壓器等電感器件產(chǎn)生的,是時(shí)間很短但幅度很大的電磁干擾，是一連串的脈沖，可以在電路輸入端產(chǎn)生累計(jì)效應(yīng)，使干擾電平的幅度*終超過(guò)電路的噪聲門(mén)限，對(duì)電路形成干擾。
電快速瞬變脈沖群由大量脈沖組成，具有如下特點(diǎn)：
1) 幅值在100V至數(shù)千伏；
2) 脈沖頻率在1kHz至1MHz；
3) 單個(gè)脈沖的上升沿在納秒級(jí)，脈沖持續(xù)時(shí)間在幾十納秒至數(shù)毫秒；
4) EFT所形成的騷擾信號(hào)頻譜分補(bǔ)非常寬，數(shù)字電路對(duì)它比較敏感，易受到干擾。
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二、電快速瞬變脈沖群常見(jiàn)抑制方法
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1) 減小PCB接地線(xiàn)公共阻抗：增加PCB接地導(dǎo)線(xiàn)的面積，減小電感量成分；
2) 加接EFT電感瞬態(tài)干擾抑制網(wǎng)絡(luò)：在電感元件上并接壓敏電阻、阻容電路、二極管、TVS管、背靠連接的穩(wěn)壓二極管等；
3) 電源或信號(hào)干擾源輸入口，使用濾波器或吸收器等濾波元器件，選用磁珠的內(nèi)徑越小、外徑越大、長(zhǎng)度越長(zhǎng)越好；
4) 電子元器件選擇時(shí)，選用性能可靠的關(guān)鍵器件；*好做過(guò)芯片級(jí)的電磁兼容仿真試驗(yàn)，質(zhì)量可靠的元器件選用可提升對(duì)電快速瞬變脈沖信號(hào)的抑制能力；
4) PCB布局時(shí)，將干擾源遠(yuǎn)離敏感電路；
5) PCB布線(xiàn)時(shí)注意線(xiàn)纜的隔離，強(qiáng)弱電的布線(xiàn)隔離、信號(hào)線(xiàn)與功率線(xiàn)的隔離，各類(lèi)走線(xiàn)要盡量短，
6) 正確使用接地技術(shù)，減小環(huán)路面積；
7) 安裝瞬態(tài)干擾吸收器；
8) 軟件設(shè)計(jì)時(shí)，考慮避免干擾對(duì)系統(tǒng)的影響，軟件上應(yīng)正確檢測(cè)和處理告警信息，及時(shí)恢復(fù)產(chǎn)品的狀態(tài)；
9) I/O信號(hào)進(jìn)出由完全隔離的變壓器或光耦連接，更好的實(shí)現(xiàn)隔離；
10) 使用高阻抗的共?；虿钅ｋ姼袨V波器
11) 使用鐵氧體磁環(huán)；
12) 在PCB層電源輸入位置要做好濾波，通常采用的是大小電容組合，根據(jù)實(shí)際情況可以酌情再添加上等磁珠來(lái)濾除高頻信號(hào)；13) 組裝生產(chǎn)環(huán)節(jié)中應(yīng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，做好生產(chǎn)工藝流程控制，盡量保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性，減少因個(gè)別產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題帶來(lái)的測(cè)試不合格現(xiàn)象；
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三、PCB抗干擾設(shè)計(jì)
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1、電源電路抗干擾設(shè)計(jì)
1) 變壓器及穩(wěn)壓模塊應(yīng)就近安裝在交流電源進(jìn)入系統(tǒng)的地方；
2) 強(qiáng)電輸送線(xiàn)絕不能在系統(tǒng)內(nèi)亂布；
3) 電源供電線(xiàn)應(yīng)盡量短，板間連接線(xiàn)使用雙絞線(xiàn)；
4) 交流輸入、功率繼電器、電源濾波器、電源變壓器等干擾源電路應(yīng)與系統(tǒng)穩(wěn)壓后的5V、3.3V等布線(xiàn)嚴(yán)格分開(kāi)并進(jìn)行有效隔離；
5) 穩(wěn)壓電源輸出并接電解電容及0.01uF左右陶瓷電容和二極管；
2、PCB布局抗干擾設(shè)計(jì)
1) 主控部分和外圍設(shè)備按各自體系要有明顯界限，不能混裝，即使系統(tǒng)只有一塊印制板，也要分模塊設(shè)計(jì)，模塊間做好隔離；
2) 大功率低速電路、模擬電路和數(shù)字電路應(yīng)分開(kāi)布局，大功率器件應(yīng)與小信號(hào)電路分開(kāi)，如功率繼電器要與主控模塊及弱點(diǎn)驅(qū)動(dòng)模塊隔離，使相互間的信號(hào)耦合*小；
3) 各部件之間引線(xiàn)要盡量短，噪聲敏感器件盡量縮短連接的信號(hào)線(xiàn)；
4) 發(fā)熱量大的器件如電源芯片、單片機(jī)、RAM等應(yīng)盡量安排在不影響敏感電路的地方及通風(fēng)冷卻較好的地方，電路板豎直放置時(shí)，發(fā)熱量大的器件應(yīng)放置在*上邊。
5) 晶振與CPU時(shí)鐘輸入端，要相互靠近；
6) 易產(chǎn)生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路等應(yīng)盡量遠(yuǎn)離邏輯電路，如果有可能，應(yīng)分開(kāi)做印制電路板；
7) 盡可能縮短高頻元器件之間的連線(xiàn)，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾；易受干擾的元器件不能相互靠得太近，輸入和輸出元器件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離；
8) 按功能模塊對(duì)電路板進(jìn)行分區(qū)，把有干擾的電源、接地層和其它功能區(qū)與無(wú)干擾的或靜態(tài)的區(qū)域分開(kāi)；每個(gè)功能模塊分區(qū)元器件放置應(yīng)相互靠近，布線(xiàn)長(zhǎng)度*短；
9) DC/DC模塊、開(kāi)關(guān)元器件和整流器應(yīng)盡可能靠近變壓器放置；
10) 電磁干擾濾波器要盡可能靠近電磁干擾源，并放在同一塊電路板上；
11) 調(diào)壓元器件和濾波電容器應(yīng)盡可能靠近整流二極管放置；
12) 印制電路板按頻率和電流開(kāi)關(guān)特性分區(qū)，噪聲元器件和非噪聲元器件距離盡量遠(yuǎn)；
13) 對(duì)噪聲敏感的布線(xiàn)不要與大電流和高速開(kāi)關(guān)線(xiàn)平行；
14) 連接器、接插件應(yīng)布置在電路板一側(cè)，盡量避免從兩側(cè)引出電纜，減少共模輻射；
3、PCB布線(xiàn)抗干擾設(shè)計(jì)
1) 電路板的層數(shù)根據(jù)系統(tǒng)電源網(wǎng)絡(luò)、強(qiáng)弱信號(hào)網(wǎng)絡(luò)等因素來(lái)確定；在電路板層數(shù)允許的情況下，可設(shè)置獨(dú)立的電源層和地層；
2) 數(shù)字電路和模擬電路要分開(kāi)接地；數(shù)字電路的地可構(gòu)成閉環(huán)以提高抗干擾性能，地平面一般做接地處理，并作為基本電平參考點(diǎn)，地平面屏蔽效果優(yōu)于電源平面。
3) 元器件布局后，先布地線(xiàn)、電源線(xiàn)、然后布高速信號(hào)線(xiàn)；數(shù)字電路地線(xiàn)采用網(wǎng)格結(jié)構(gòu)
4) 電源線(xiàn)應(yīng)盡量靠近地線(xiàn)，減小差模輻射的環(huán)路面積，有利于減小電路間干擾；
5) 時(shí)鐘線(xiàn)與信號(hào)線(xiàn)之間用地線(xiàn)隔離，關(guān)鍵信號(hào)線(xiàn)之間用地線(xiàn)隔離，減小環(huán)路面積，可有效地抑制相鄰新號(hào)線(xiàn)路之間的耦合；
6) 避免印制電路板導(dǎo)線(xiàn)的不連續(xù)性，布線(xiàn)寬度不要突變，防止導(dǎo)線(xiàn)阻抗突變引發(fā)信號(hào)反射和駐波，布線(xiàn)不要突然拐角，避免直角和銳角布線(xiàn)；
7) 電源線(xiàn)和地線(xiàn)要盡量寬、短、直，以減小阻抗；
8) 時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器電路應(yīng)盡量靠近使用時(shí)鐘的器件，時(shí)鐘線(xiàn)要盡量短，晶振外殼要接地，石英晶體及對(duì)噪聲敏感器件下面不要走線(xiàn)，用地線(xiàn)把時(shí)鐘區(qū)圈起來(lái)；
9) 電源線(xiàn)和地線(xiàn)加接去耦電容，盡量加寬電源導(dǎo)線(xiàn)寬度，采用大面積接地；電源輸入端跨接100uF左右的電解電容，每個(gè)IC處布置一個(gè)0.01uF的瓷片電容。去耦電容值的選區(qū)可按C=1/f計(jì)算，及10MHz取0.1uF，單片機(jī)系統(tǒng)一般取0.01uF—0.1uF；
10) 印制板中的接觸器、繼電器、按鈕等元器件，操作時(shí)易產(chǎn)生火花放電，采用RC回路來(lái)吸收放電電流，一般R取值1—2K，C取值2.2—4.7uF；
11) 單片機(jī)等芯片CMOS電路輸入阻抗很高，且易受靜電感應(yīng)，對(duì)不用的端口通過(guò)電阻接地或接正電源；
12) 高速信號(hào)布線(xiàn)的過(guò)孔孔徑盡量小，高速并行線(xiàn)每根信號(hào)線(xiàn)的過(guò)孔數(shù)盡量保持相同；
13) 避免有過(guò)長(zhǎng)的平行信號(hào)線(xiàn)，頂層和底層的布線(xiàn)相互垂直；
14) 數(shù)字地與模擬地要完全分開(kāi)，單點(diǎn)共地；
15) 光耦隔離處把原、副徹底隔離開(kāi)；
16) 變壓器、開(kāi)關(guān)電源，高頻器件下面盡量不要走線(xiàn)；
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電快速瞬變脈沖群EFT是電氣和機(jī)電設(shè)備中常見(jiàn)的一種瞬態(tài)干擾，是由繼電器、接觸器、電動(dòng)機(jī)、變壓器等電感器件產(chǎn)生的,是時(shí)間很短但幅度很大的電磁干擾，是一連串的脈沖，可以在電路輸入端產(chǎn)生累計(jì)效應(yīng)，使干擾電平的幅度*終超過(guò)電路的噪聲門(mén)限，對(duì)電路形成干擾。
電快速瞬變脈沖群由大量脈沖組成，具有如下特點(diǎn)：
1) 幅值在100V至數(shù)千伏；
2) 脈沖頻率在1kHz至1MHz；
3) 單個(gè)脈沖的上升沿在納秒級(jí)，脈沖持續(xù)時(shí)間在幾十納秒至數(shù)毫秒；
4) EFT所形成的騷擾信號(hào)頻譜分補(bǔ)非常寬，數(shù)字電路對(duì)它比較敏感，易受到干擾。
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二、電快速瞬變脈沖群常見(jiàn)抑制方法
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1) 減小PCB接地線(xiàn)公共阻抗：增加PCB接地導(dǎo)線(xiàn)的面積，減小電感量成分；
2) 加接EFT電感瞬態(tài)干擾抑制網(wǎng)絡(luò)：在電感元件上并接壓敏電阻、阻容電路、二極管、TVS管、背靠連接的穩(wěn)壓二極管等；
3) 電源或信號(hào)干擾源輸入口，使用濾波器或吸收器等濾波元器件，選用磁珠的內(nèi)徑越小、外徑越大、長(zhǎng)度越長(zhǎng)越好；
4) 電子元器件選擇時(shí)，選用性能可靠的關(guān)鍵器件；*好做過(guò)芯片級(jí)的電磁兼容仿真試驗(yàn)，質(zhì)量可靠的元器件選用可提升對(duì)電快速瞬變脈沖信號(hào)的抑制能力；
4) PCB布局時(shí)，將干擾源遠(yuǎn)離敏感電路；
5) PCB布線(xiàn)時(shí)注意線(xiàn)纜的隔離，強(qiáng)弱電的布線(xiàn)隔離、信號(hào)線(xiàn)與功率線(xiàn)的隔離，各類(lèi)走線(xiàn)要盡量短，
6) 正確使用接地技術(shù)，減小環(huán)路面積；
7) 安裝瞬態(tài)干擾吸收器；
8) 軟件設(shè)計(jì)時(shí)，考慮避免干擾對(duì)系統(tǒng)的影響，軟件上應(yīng)正確檢測(cè)和處理告警信息，及時(shí)恢復(fù)產(chǎn)品的狀態(tài)；
9) I/O信號(hào)進(jìn)出由完全隔離的變壓器或光耦連接，更好的實(shí)現(xiàn)隔離；
10) 使用高阻抗的共?；虿钅ｋ姼袨V波器
11) 使用鐵氧體磁環(huán)；
12) 在PCB層電源輸入位置要做好濾波，通常采用的是大小電容組合，根據(jù)實(shí)際情況可以酌情再添加上等磁珠來(lái)濾除高頻信號(hào)；13) 組裝生產(chǎn)環(huán)節(jié)中應(yīng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，做好生產(chǎn)工藝流程控制，盡量保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性，減少因個(gè)別產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題帶來(lái)的測(cè)試不合格現(xiàn)象；
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三、PCB抗干擾設(shè)計(jì)
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1、電源電路抗干擾設(shè)計(jì)
1) 變壓器及穩(wěn)壓模塊應(yīng)就近安裝在交流電源進(jìn)入系統(tǒng)的地方；
2) 強(qiáng)電輸送線(xiàn)絕不能在系統(tǒng)內(nèi)亂布；
3) 電源供電線(xiàn)應(yīng)盡量短，板間連接線(xiàn)使用雙絞線(xiàn)；
4) 交流輸入、功率繼電器、電源濾波器、電源變壓器等干擾源電路應(yīng)與系統(tǒng)穩(wěn)壓后的5V、3.3V等布線(xiàn)嚴(yán)格分開(kāi)并進(jìn)行有效隔離；
5) 穩(wěn)壓電源輸出并接電解電容及0.01uF左右陶瓷電容和二極管；
2、PCB布局抗干擾設(shè)計(jì)
1) 主控部分和外圍設(shè)備按各自體系要有明顯界限，不能混裝，即使系統(tǒng)只有一塊印制板，也要分模塊設(shè)計(jì)，模塊間做好隔離；
2) 大功率低速電路、模擬電路和數(shù)字電路應(yīng)分開(kāi)布局，大功率器件應(yīng)與小信號(hào)電路分開(kāi)，如功率繼電器要與主控模塊及弱點(diǎn)驅(qū)動(dòng)模塊隔離，使相互間的信號(hào)耦合*小；
3) 各部件之間引線(xiàn)要盡量短，噪聲敏感器件盡量縮短連接的信號(hào)線(xiàn)；
4) 發(fā)熱量大的器件如電源芯片、單片機(jī)、RAM等應(yīng)盡量安排在不影響敏感電路的地方及通風(fēng)冷卻較好的地方，電路板豎直放置時(shí)，發(fā)熱量大的器件應(yīng)放置在*上邊。
5) 晶振與CPU時(shí)鐘輸入端，要相互靠近；
6) 易產(chǎn)生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路等應(yīng)盡量遠(yuǎn)離邏輯電路，如果有可能，應(yīng)分開(kāi)做印制電路板；
7) 盡可能縮短高頻元器件之間的連線(xiàn)，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾；易受干擾的元器件不能相互靠得太近，輸入和輸出元器件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離；
8) 按功能模塊對(duì)電路板進(jìn)行分區(qū)，把有干擾的電源、接地層和其它功能區(qū)與無(wú)干擾的或靜態(tài)的區(qū)域分開(kāi)；每個(gè)功能模塊分區(qū)元器件放置應(yīng)相互靠近，布線(xiàn)長(zhǎng)度*短；
9) DC/DC模塊、開(kāi)關(guān)元器件和整流器應(yīng)盡可能靠近變壓器放置；
10) 電磁干擾濾波器要盡可能靠近電磁干擾源，并放在同一塊電路板上；
11) 調(diào)壓元器件和濾波電容器應(yīng)盡可能靠近整流二極管放置；
12) 印制電路板按頻率和電流開(kāi)關(guān)特性分區(qū)，噪聲元器件和非噪聲元器件距離盡量遠(yuǎn)；
13) 對(duì)噪聲敏感的布線(xiàn)不要與大電流和高速開(kāi)關(guān)線(xiàn)平行；
14) 連接器、接插件應(yīng)布置在電路板一側(cè)，盡量避免從兩側(cè)引出電纜，減少共模輻射；
3、PCB布線(xiàn)抗干擾設(shè)計(jì)
1) 電路板的層數(shù)根據(jù)系統(tǒng)電源網(wǎng)絡(luò)、強(qiáng)弱信號(hào)網(wǎng)絡(luò)等因素來(lái)確定；在電路板層數(shù)允許的情況下，可設(shè)置獨(dú)立的電源層和地層；
2) 數(shù)字電路和模擬電路要分開(kāi)接地；數(shù)字電路的地可構(gòu)成閉環(huán)以提高抗干擾性能，地平面一般做接地處理，并作為基本電平參考點(diǎn)，地平面屏蔽效果優(yōu)于電源平面。
3) 元器件布局后，先布地線(xiàn)、電源線(xiàn)、然后布高速信號(hào)線(xiàn)；數(shù)字電路地線(xiàn)采用網(wǎng)格結(jié)構(gòu)
4) 電源線(xiàn)應(yīng)盡量靠近地線(xiàn)，減小差模輻射的環(huán)路面積，有利于減小電路間干擾；
5) 時(shí)鐘線(xiàn)與信號(hào)線(xiàn)之間用地線(xiàn)隔離，關(guān)鍵信號(hào)線(xiàn)之間用地線(xiàn)隔離，減小環(huán)路面積，可有效地抑制相鄰新號(hào)線(xiàn)路之間的耦合；
6) 避免印制電路板導(dǎo)線(xiàn)的不連續(xù)性，布線(xiàn)寬度不要突變，防止導(dǎo)線(xiàn)阻抗突變引發(fā)信號(hào)反射和駐波，布線(xiàn)不要突然拐角，避免直角和銳角布線(xiàn)；
7) 電源線(xiàn)和地線(xiàn)要盡量寬、短、直，以減小阻抗；
8) 時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器電路應(yīng)盡量靠近使用時(shí)鐘的器件，時(shí)鐘線(xiàn)要盡量短，晶振外殼要接地，石英晶體及對(duì)噪聲敏感器件下面不要走線(xiàn)，用地線(xiàn)把時(shí)鐘區(qū)圈起來(lái)；
9) 電源線(xiàn)和地線(xiàn)加接去耦電容，盡量加寬電源導(dǎo)線(xiàn)寬度，采用大面積接地；電源輸入端跨接100uF左右的電解電容，每個(gè)IC處布置一個(gè)0.01uF的瓷片電容。去耦電容值的選區(qū)可按C=1/f計(jì)算，及10MHz取0.1uF，單片機(jī)系統(tǒng)一般取0.01uF—0.1uF；
10) 印制板中的接觸器、繼電器、按鈕等元器件，操作時(shí)易產(chǎn)生火花放電，采用RC回路來(lái)吸收放電電流，一般R取值1—2K，C取值2.2—4.7uF；
11) 單片機(jī)等芯片CMOS電路輸入阻抗很高，且易受靜電感應(yīng)，對(duì)不用的端口通過(guò)電阻接地或接正電源；
12) 高速信號(hào)布線(xiàn)的過(guò)孔孔徑盡量小，高速并行線(xiàn)每根信號(hào)線(xiàn)的過(guò)孔數(shù)盡量保持相同；
13) 避免有過(guò)長(zhǎng)的平行信號(hào)線(xiàn)，頂層和底層的布線(xiàn)相互垂直；
14) 數(shù)字地與模擬地要完全分開(kāi)，單點(diǎn)共地；
15) 光耦隔離處把原、副徹底隔離開(kāi)；
16) 變壓器、開(kāi)關(guān)電源，高頻器件下面盡量不要走線(xiàn)；
