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共模电感是怎么解决ESD问题的

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来源:发布日期 2019-09-02 14:45:06浏览:-
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共模电感在很多工程师的映象中,其主要是用来解决EMI问题;其实根据共模电感的特性,对共模信号有很好的抑制效果,对差模信号几乎无影响。但是对于ESD来说,其也是一种共模干扰,所以在合适的位置用上共模,对ESD很能起到很好的作用。

一、描述:

本次实验的对象是一台儿童类教育机器,因其外部可爱的模样,深受孩子们的喜欢,并且其拥有诸多可以益智的功能,可以对孩子的前期教育有良好的辅助作用。我们在实验的过程中发现,在对其话筒的插口处进行空气放电8KV和对USB金属口进行接触4KV放电的时候,样机很容易出现复位重启的现象。

对端口进行常规的端口防护,如USB口的5V对地并联 ESD,DP、DM对地并联 ESD(型号:CV0402VT6030T)。对话筒的信号线上对地并联ASIM ESD(型号:CV0402VT6201T).在进行ESD测试的时候,发现现象有明显改善,但是还不能满足标准要求。

 

共模电感,共模滤波器

进一步分析样机结构,我们发现,样机里面有两块PCB板,一块为接口板,一块为主板,接口板和主板之间靠很长的连接线相接(大于20CM)。为判断是从哪些线路影响到样机的,于是我们分别断开各组信号线,我们发现,当将DP,DM信号线断开的时候,样机进行静电放电的时候,无明显异常现象。于是我们在主板端加共模滤波器,再进行测试的时候,发现样机也能通过ESD测试。下图为在DP,DM之间串共模滤波器:

              

共模电感,共模滤波器

二、整改心得

静电放电的过程中,还会伴随着瞬态磁场,走线过长的线路或连接线就很容易成为天线,吸收外界的电磁波,从而在线路上产生感应电动势,进而影响电路的正常工作状态。

ESD放电过程中形成的电流,以共模电流为主。对于减小共模电流最有效的方法之一就是采用共模电感,共模电感对于阻塞和消耗共模电流是有效的,为了提供一个阻抗给共模电流,导线必须缠绕在磁芯上,这样共模电流产生的磁通在磁芯中叠加,而差模电流产生的磁通在磁芯中相减。所以由于差模电流产生的磁通量在磁芯中相互抵消,所以共模电感(理想情况下)不会影响有用信号。

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