Перейти к содержанию

Излучаемые помехи (radiated emissions)

Любая дорожка с быстро меняющимся током — немного антенна. Обычно излучает не сама плата, а подключённые к ней кабели, по которым течёт синфазный ток. Излучаемые помехи измеряют антенной на расстоянии нескольких метров и нормируют вместе с кондуктивными.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Излучаемые помехи (radiated emissions) — электромагнитное поле, которое устройство непреднамеренно создаёт вокруг себя. Их измеряют антенной на расстоянии 3 или 10 м в диапазоне от 30 МГц до 1 ГГц и выше, в отличие от кондуктивных помех, которые измеряют как напряжение на проводах питания: по EN 55032 в диапазоне 150 кГц–30 МГц, а в автомобильном CISPR 25 — до 108 МГц.

Нормы

TI в руководстве SLYY208 приводит нормы FCC Part 15 для непреднамеренных излучателей; США допускают и нормы CISPR 22, которые заменены CISPR 32. Пример для диапазона 30–88 МГц, квазипиковый детектор, полоса 120 кГц:

КлассНазначениеНа 3 мНа 10 м
Aкоммерческое и промышленное49,6 дБмкВ/м39,1 дБмкВ/м
Bжилые помещения40 дБмкВ/м29,5 дБмкВ/м

Класс B строже класса A на 6–10 дБ. Разница между 3 и 10 м — около 10,5 дБ: в дальней зоне поле убывает обратно пропорционально расстоянию.

Что излучает

TI выделяет два механизма связи в ближнем поле: магнитный — петли с большим di/dt, и электрический — узлы с большим dv/dt рядом с другими проводниками. Ближнее поле платы наводит синфазный ток в подключённых кабелях, и уже кабели излучают его в дальнюю зону. В автомобиле на низких частотах главный излучатель — жгут проводов.

Граница ближней и дальней зоны около λ / 2π, по TI примерно 48 / f метров при частоте в мегагерцах: на 100 МГц это около 0,5 м. Петли и проводники излучают тем сильнее, чем ближе их размер к четверти длины волны; TI в SZZA009 считает, что для двухслойных плат без экрана критична уже длина дорожки в 1/50 волны.

Как снижают

Общий обзор источников помех на плате — в термине EMI.

Частые вопросы

Почему плата проходит испытание без кабелей и не проходит с кабелями?

TI в SLYY208 отмечает, что излучение в основном создаёт синфазный ток в подключённых кабелях, наводимый ближним полем платы. По SZZA009 излучатель эффективнее всего, когда его длина доходит до четверти волны: на 300 МГц это 25 см. Кабель в метр достигает такой длины уже на десятках мегагерц, а дорожки платы обычно короче, поэтому кабели испытывают в той конфигурации, в которой устройство будут использовать.

Что значат классы A и B?

Класс A — оборудование для коммерческого и промышленного применения, класс B — для жилых помещений. По TI нормы класса B строже на 6–10 дБ при том же расстоянии. Например, в диапазоне 30–88 МГц по FCC Part 15 на 3 м класс A допускает 49,6 дБмкВ/м, класс B — 40 дБмкВ/м.

Как пересчитать норму с 10 м на 3 м?

Поле в дальней зоне убывает обратно пропорционально расстоянию, то есть на 20 дБ на декаду. По TI переход с 10 на 3 м поднимает норму примерно на 10,5 дБ: 29,5 дБмкВ/м на 10 м соответствует 40 дБмкВ/м на 3 м.

Источники

  1. Texas Instruments. An Engineer's Guide to Low EMI in DC/DC Regulators, SLYY208 (2022) — гл. 4: верхняя частота испытаний на излучение — до 1 ГГц и выше, намного выше, чем для кондуктивных помех; в автомобиле на низких частотах главный излучатель — жгут проводов, излучение в основном создаёт синфазный ток в кабелях, наводимый ближним полем платы; магнитная связь требует большого di/dt и петель, электрическая — большого dv/dt и близких проводников; граница ближней и дальней зоны ≈ λ/2π ≈ 48/f(МГц) м; волновое сопротивление дальней зоны 377 Ом; табл. 1: FCC Part 15, 30–88 МГц — класс A 49,6 дБмкВ/м на 3 м (39,1 на 10 м), класс B 40 дБмкВ/м на 3 м (29,5 на 10 м); квазипиковый детектор, полоса 120 кГц ниже 1 ГГц; класс B строже класса A на 6–10 дБ; пересчёт 3 м ↔ 10 м — около 10,5 дБ; CISPR 32 заменяет CISPR 22
  2. Texas Instruments. PCB Design Guidelines For Reduced EMI, SZZA009 (November 1999) — разд. 1.4.1: петли и диполи — антенны, их эффективность растёт до длины в четверть волны; на 1 МГц λ/4 = 75 м, на 300 МГц — 25 см; разд. 1.5: синфазная помеха вызвана импедансом, общим для сигнала и возврата; разд. 2.4.2: для норм FCC длина дорожки важна, если больше 1/10 длины волны, для двухслойных плат без экрана критична уже 1/50, то есть дорожки длиннее 4 дюймов опасны в FM-диапазоне; разд. 2.5 — кабели и разъёмы

Нашли ошибку?

Смотрите также