作者： Pete Bartolik

直接針對(duì)低噪音電子應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)，其成本遠(yuǎn)低于在電磁兼容性 (EMC) 測(cè)試失敗后再被動(dòng)地消除有害電磁干擾 (EMI) 所需的費(fèi)用。

據(jù)廣泛估計(jì)，多達(dá) 50% 的應(yīng)用在首次 EMC 測(cè)試時(shí)都無(wú)法通過(guò)。重復(fù)測(cè)試費(fèi)用、電路板改版、實(shí)驗(yàn)室占用時(shí)間以及項(xiàng)目延期等成本，再加上制造與分銷(xiāo)延誤的損失，極容易累計(jì)高達(dá) 10,000 美元甚至更多。電磁兼容 (EMC) 的最優(yōu)解決方案應(yīng)永遠(yuǎn)誕生在首個(gè)原型之前，這是一條值得遵循的經(jīng)驗(yàn)法則。

為了減少不確定性和猜測(cè)，設(shè)計(jì)人員可以從精心策劃的單一 EMC 產(chǎn)品線，如 Würth Elektronik 提供的產(chǎn)品中選擇組件。該公司可提供由 5,000 多種 EMC 組件構(gòu)成的全面產(chǎn)品組合，其中包括鐵氧體、電感器、電容器、吸收器、屏蔽材料等，所有組件均經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)和全面測(cè)試，能夠很好地協(xié)同工作。

隨著對(duì)小型化的需求不斷增長(zhǎng)，EMC 日益成為一個(gè)問(wèn)題。例如，物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)在智慧家居、工業(yè)、醫(yī)療和農(nóng)業(yè)環(huán)境中越來(lái)越常見(jiàn)，但容易受到電磁干擾。

物聯(lián)網(wǎng)傳感器依賴于小型印刷電路板、密集布局、開(kāi)關(guān)電源、微控制器和集成無(wú)線電，這實(shí)際上就注定了潛在的噪音問(wèn)題。在一塊小小的電路板中，可能包含 DC/DC 轉(zhuǎn)換器、天線和高速信號(hào)——所有這些都會(huì)相互競(jìng)爭(zhēng)，破壞信號(hào)完整性。

精心設(shè)計(jì)的 EMI 解決方案，例如 Würth 的 WE-EMIP 貼片和匹配鐵氧體陣列可以通過(guò)減少發(fā)射、保持信號(hào)完整性以及實(shí)現(xiàn)更順暢的合規(guī)路徑，可以幫助我們理順潛在的混亂狀態(tài)。

設(shè)計(jì)指南

設(shè)想一個(gè)通過(guò)低功耗藍(lán)牙 (BLE) 無(wú)線電傳輸數(shù)據(jù)的環(huán)境傳感器。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器選擇不當(dāng)可能會(huì)輻射噪聲。BLE 天線對(duì)干擾很敏感，并且數(shù)字通信線路可以通過(guò)電源軌發(fā)射 EMI。

以下是如何在 EMC 就緒設(shè)計(jì)中使用 Würth 組件的簡(jiǎn)明指南：

· Würth 的 WE-CBF 片狀鐵氧體可以與電源線串聯(lián)——通常位于降壓穩(wěn)壓器的輸入和輸出端，以衰減高頻開(kāi)關(guān)噪聲。這有助于抑制傳導(dǎo) EMI，保持潔凈的電源軌并限制由 PCB 印制線或電纜產(chǎn)生的發(fā)射干擾。

· 去耦電容器和大容量電容器可以與鐵氧體配對(duì)，以平滑 VCC 上的瞬態(tài)并減少紋波。Würth Elektronik 的 860040573003 鋁電解電容器旨在抑制 EMI 和射頻干擾 (RFI)。在要求線路濾波性能可靠的電源、家用電器、智能電表和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中，這種電容器能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

· 371001 WE-EMIP EMI 貼片式吸收器（圖 1）可直接位于諸如開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器或 BLE 片上系統(tǒng) (SoC) 模塊等會(huì)產(chǎn)生噪聲的組件上方或附近，以吸收輻射 EMI，并將天線和敏感電路與局部干擾隔離。

圖 1：Würth 的 WE-EMIP 貼片器件提供了一種易用方法來(lái)隔離敏感元件與 EMI。（圖片來(lái)源：Würth Elektronik）

· 像 WE-CMB HC 系列 74482210002 之類(lèi)的共模扼流圈可以抑制 AC 電源輸入的噪聲，用于防止智慧家居設(shè)備干擾電網(wǎng)，或者確保為存在電氣噪聲的工業(yè)環(huán)境提供潔凈電源。

· EMI 敏感組件，例如 MCU、SoC、無(wú)線模塊和時(shí)鐘振蕩器等可以使用 14.12 mm x 14.12 mm x 2.00 mm 表面貼裝鍍錫鋼蓋進(jìn)行屏蔽，例如 WE-SHC 系列 3600213120S（圖 2），適用于緊湊型嵌入式應(yīng)用。

圖 2：Würth 的 WE-SHC 系列 3600213120S 采用緊湊型表面貼裝外殼，用于屏蔽 EMI 敏感元件。（圖片來(lái)源：Würth Elektronik）

Würth Elektronik 的一系列電路保護(hù)壓敏電阻可防止雷擊或 ESD 事件引起的電壓瞬變。設(shè)計(jì)人員還可以利用 Würth 的濾波扼流電感器來(lái)抑制差模。另外，還提供濾波器設(shè)計(jì)套件，其中包含精選的無(wú)源元件，例如鐵氧體、扼流圈和電容器。這些器件都是針對(duì)各種用例的 EMI 抑制而定制的，為設(shè)計(jì)人員提供了可實(shí)操的方法，進(jìn)行原型設(shè)計(jì)并評(píng)估 EMC 解決方案。

該公司還提供可簡(jiǎn)化緊湊型互聯(lián)環(huán)境傳感器開(kāi)發(fā)的補(bǔ)充組件。具體包括用于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)、Wi-Fi 和藍(lán)牙連接的預(yù)認(rèn)證無(wú)線電模塊，以及基于 MEMS 的溫度和濕度傳感器，這些器件以小尺寸實(shí)現(xiàn)了可靠的低功耗數(shù)據(jù)采集。

結(jié)語(yǔ)

Würth Elektronik 的組件構(gòu)成了一套綜合工具包，用于構(gòu)建符合現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)和電子系統(tǒng)需求的性能強(qiáng)大且符合 EMC 標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用。這些組件克服了 EMI 抑制和電壓瞬變保護(hù)等關(guān)鍵難題，同時(shí)提高了緊湊型互聯(lián)環(huán)境傳感器的可靠性和性能。該公司豐富的 EMC 目錄和設(shè)計(jì)套件為設(shè)計(jì)人員提供了精心籌劃的一站式服務(wù)，以滿足他們的各種需求。