噪声抑制表有助于通过EMC测试

文章作者:patrick Kalbermatten

电磁吸收材料,如噪声抑制片,通过衰减从组件和电缆辐射的EMI信号,有助于通过EMC测试。

任何电子产品必须通过适用的电磁兼容性(EMC)测试,才能投放市场。接受预防胜于治疗的观点,通常理想的做法是从开发的早期阶段就为依从性设计。可以采取各种方法,从应用已知的最佳实践到使用可用的EMC模拟器,以及在内部或与专业合作伙伴进行EMC预测试。

然而,尽管有最好的计划,在经过批准的测试场所进行的强制性测试可能会带来惊喜。需要迅速找到解决方案;在开发的如此晚的阶段,任何重大的重新设计都是昂贵的,并会造成延误。典型的方法包括在已知的故障点放置额外的低通滤波器,通常使用铁氧体珠,以减少传导干扰或引入屏蔽,以阻挡辐射排放和保护敏感元件。

作为一种替代方案,复合磁性材料可以作为柔性薄片,可以修剪和形成在特定位置阻挡EMI信号。这些噪声抑制板(NSS)材料有不同的渗透率等级,允许设计师通过选择一个合适的值和合适的厚度来衰减给定频带内的干扰。该材料可以切割成合适的尺寸,并使用自粘背衬作为屏蔽材料。

NSS材料相对容易使用,并绕过了定制设计和制造金属屏蔽通常遇到的挑战,必须在最终组装期间粘接或拧入合适的位置。也许不太为人所知的是,NSS可以在电线(如电源线)周围形成,作为铁氧体珠和铁芯的优雅替代品,将其缠绕在电缆周围,并使用方便和便于生产的热收缩套管(图1).

设计中使用的NSS图表万博投注网址 图1以下是工程师如何应用NSS来减弱来自组件和电缆的电磁干扰。来源:钡镁合金

然而,当干扰出现时,将NSS放置在故障点作为战术反应只是这些材料可以使用的许多方法之一。在产品设计的早期阶段,NSS也可以成为战略盟友。除了有助于确保EMC遵从性,它还可以用于提高系统的各个方面的性能,如能源效率和静电放电(ESD)保护。

因此,研究NSS的结构和特性可以帮助设计者理解它的通用性和对广泛应用的支持。

NSS的组成和性能

NSS是一种复合磁性材料,由微米级磁性材料粉末在聚合物基(图2).

NSS复合磁性材料结构图 图2NSS是一种复合磁性材料。来源:钡镁合金

该材料具有复合磁导率(μ),由μ组成和μ.μ的值决定了材料支持磁通量的程度,而μ表示噪声吸收效果。

数学上,它表示为:

μ=μ- - - - - - jμ

在这里,μ和μ分别类似于电感性和电阻性。随着信号频率的增加,μ达到一个阈值并开始迅速下降,而μ上升(图3).

NSS渗透率等级图 图3NSS材料具有复杂的渗透率等级。来源:钡镁合金

通过仔细控制这些特性,KEMET创建了Flex Suppressor NSS系列,其特点是衰减噪声信号和保持磁通在从1 MHz到40 GHz (图4).它们被用于从消费电子和汽车信息娱乐到超高频(SHF)设备的应用5克基础设施。

NSS衰减特性图 图4NSS材料可以在不同的频率范围内衰减有害的噪声。来源:钡镁合金

NSS用于噪声吸收

在任何电子设计项目的开始阶段,都应该适当考虑EMC设计,因此可以从一开始就将NSS视为解决方案的一部分。此外,除了防止与附近设备的不必要的相互作用,防止系统自身干扰也很重要。

任何系统都可能包含许多干扰源,比如来自外壳内部或屏幕或扬声器孔径等开口的信号反射,以及来自集成电路或电缆的噪声。在多板组装中,防止基片之间的串扰也很重要。在电路中多点放置滤波器,并引入屏蔽来处理各种噪声信号会使设计复杂化,并增加材料清单。或者,应用一个或几个独立的NSS片段可以更快、更简单。没有板房地产,接地,或焊接组件,如lc过滤器是必需的。

图5展示了NSS用于无线设备(如移动设备、物联网节点和网关)的传感接收器电路,以及远程控制,以确保可靠的通信和最佳范围。因此,有效使用NSS可以降低射频发射器的功率要求,方便接收器的设计,具有功耗低、电池寿命长、体积小等优点。

图显示了NSS如何改进笔记本射频接收机的去感 图5NSS的使用改善了射频接收机的去感性能。来源:钡镁合金

此外,NSS可以应用于图6防止静电放电(ESD),防止控制器和线路驱动器等系统部件发生故障。

说明NSS如何用于防静电保护的示意图 图6NSS也可用于ESD防护。来源:钡镁合金

优化μ求通量塑造

NSS公式,如Flex Suppressor EFW系列,已经过优化,以增强发射器和接收器之间的电磁耦合(图7).因此,设计师可以提高无线功率传输(WPT)系统的性能,以确保更快的充电和提高能源效率,从而降低拥有成本。

显示NSS如何提高WPT效率的图表 图7仔细放置NSS可以提高WPT效率。来源:钡镁合金

Flex抑制器也可以有效地用于RFID系统,以改善耦合的阅读器的电磁能量,以激活附近的标签。图8展示了如何将NSS直接放置在读取器天线的后面,以管理辐射能量,否则将失去加强天线前面的场。

NSS如何优化RFID阅读器性能的图表 图8调整为13.56 MHz的NSS材料可以优化RFID阅读器的性能。来源:钡镁合金

作为产生效果的一个例子,使用为ISO1444/1443 RFID规范中标准化的13.56 mhz频率优化的NSS材料,读取器激活标签的距离可以从45毫米增加到130毫米,增加了85毫米,或几乎300%。

如上述设计实例所示,NSS材料可以以多种方式有效地用于实现器件集成。在EMC发生故障时,它不仅仅是一个紧急附加组件,它还可以有效地支持针对EMC和各种信号完整性角色的设计最佳实践,以提高系统性能,特别是在功耗敏感的无线设备中。

通过利用磁通成形特性,设计师还可以利用NSS来提高WPT效率,最大化RFID阅读器性能,最终向市场交付紧凑、优雅、使用满意和经济的产品。

这篇文章最初发表于经济日报

帕特里克•Kalbermatten他是KEMET Electronics Corp.的高级经理,负责磁、传感器和执行器产品管理的分销推广。

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