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实用EMI噪声对策讲座(19) 绝缘
绝缘是噪讯对策上有效、而且非常重要的手段。信号除了分成标准模式信号
(normal mode)
与一般模式信号
(common mode)
之外,信号本身有一定的频宽,预期的信号使用标准模式,噪讯却是任意发生、任意传递,因此噪讯有标准模式噪讯与一般模式噪讯两种。随着噪讯模式与预期信号的频宽重迭方式的不同,噪讯对策的困难度也截然不同。表
1
的噪讯模式与频宽造成对策的难易度一览,依照绿蓝橙红的顺序表示对策的难易度。
信号使用标准模式,相形之下噪讯大多是一般模式,信号模式与噪讯模式不同时,可以使用已经平衡的平衡接收器,再透过平衡接收器消除一般模,就可以单独取出标准模式。
标准模式噪讯的场合,无法利用上述模式的差异,不过一般噪讯的频率比信号高,因此利用频宽的不同,再透过低通滤波器的使用,同样可以使信号与噪讯分离。
原本噪讯对策要求能够含盖所有噪讯,然而标准模式噪讯的对策比一般模式信号困难,加上标准模式的噪讯对策大多会被优先处理,其结果造成一般模式的噪讯对策大幅落后。
虽然这样的思维逻辑很正确,然而一般模式噪讯非常容易发生,而且它还兼具容易传递的特性,因此极大的一般模式的噪讯经常会渗透到周边电路,例如某些电洞
(surge)
超过
1000V
以上,即使电洞另当别论,平衡接收器无法消除的噪讯却比比皆是,类似这样超大的一般模式噪讯,有其它方法可以消除,例如使用称为「绝缘」的噪讯对策组件,就可以消除大型一般模式噪讯。所谓绝缘一词原本是指无法导通电气而言,此处描述的绝缘具有:
‧
无法导通电气
‧
噪讯对策用组件」
两种意思。
绝缘的动作原理
绝缘是消除大型一般模式噪讯有效的手段之一,绝缘的动作原理如图
1
所示,它是将标准模式的电气信号转换成非电气信号,再将非电气信号转换成标准模式电气信号的双重转换,利用这种双重转换,上游端的标准模式信号会被输出到下游端传输,不过一般模式信号在上、下游端相互被电气性绝缘,理论上根本无法传输。
类似这样上、下游端相互被绝缘的现象称为「绝缘」,绝缘的耐压很大时,可以承受很大一般模式电压,进而达成绝缘得目的。
虽然称为「绝缘」,不过绝缘阻抗并不是无限大,绝缘能力必需根据如图
2
进行评鉴。
图
1
绝缘的动作原理
图
2
一般模式的电压削除能力
一般绝缘组件的绝缘阻抗都很高,因此可以充分去除一般模式,不过实际上并不是以电阻器评鉴绝缘阻抗,而是以阻抗
(impedance)
评鉴绝缘组件的阻抗特性。
高频一般模式噪讯,绝缘组件或是周边浮游容量都很有效,动作上它是利用浮游容量使高频噪讯通过,即使如此一般模式的噪讯去除未必很充分,这种情况对策上就必需使用遮蔽
(shield)
手段。
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