之前的文章我們了解了“ 什么是EMC?”。這一次,我們將解釋頻譜的基礎知識。
在回顧基本知識時,我們首先簡要地考慮“什么是光譜?”的問題。根據不列顛百科全書的簡明電子詞典版,光譜是“將電磁波分析成正弦波分量并安排按照波長的順序“,并且通過擴展意味著”將具有復雜構成的東西分析成簡單的組件,并按照特征量的大小順序排列組件......“。這是一個相對事實的解釋,但仔細考慮后,我們可以看出它是合理的。
在這里考慮的光譜是電信號的光譜,更具體地說,我們將使用頻譜分析儀獲得的數據來解釋頻譜,頻譜分析儀沿水平軸繪制頻率,沿垂直軸繪制功率或電壓。
頻譜基礎知識:
我們從以下示意圖開始,這里的主題是“開關電源的EMC”,因此假設電信號是開關信號,我們使用下圖開始我們的解釋,其中表示為脈沖波形的切換信號的特征在于tw(脈沖寬度)和ts(上升時間/下降時間)。
中心的圖表表示從傅立葉變換獲得的理論脈沖波形的頻譜,這是一種熟悉的頻譜,其中隨著頻率上升,幅度衰減,衰減的斜率隨tw和ts變化。
右圖顯示了當脈沖ts變慢(增加)時頻譜的變化,很自然,當斜率變為-40dB / dec時,1 /πts的頻率較低,但結果,后續幅度減小,簡而言之,當ts減慢時,頻譜幅度會衰減。
將使用實際的頻譜分析儀數據來觀察頻譜的變化以及頻率和其他參數的變化,這里應該注意的是頻譜隨信號波形的變化而變化的方式,在分析EMC并使用與實際開關電源電路的切換相關的頻譜設計對策時,這種知識是必要的。
電磁兼容波形變化和頻譜變化:
下面顯示的第一個圖表顯示了默認條件,用作比較的基礎,如波形圖所示,這些條件是幅度為10V,頻率為400kHz,占空比為50%,tr / tf(上升時間/下降時間)為10ns。
中心圖顯示了n次諧波和幅度(V),對于作為基波的一次諧波,即400kHz分量,幅度大,并且頻譜出現在奇數諧波的頻率處。
僅奇數諧波的存在是占空比為50%= 1:1的頻譜的特征,每個分量的大小是諧波次數乘以基波分量的倒數,因此,例如,三次諧波的幅度是基波幅度的1/3,而n次諧波是1 / n的基波幅度的1/3振幅,右邊的圖是幅度的對數圖,如dBμV。這里dBμV是電壓比的分貝值,以1μV電壓作為參考。
①在下面的頻譜中,頻率變為2 MHz,從頻率與幅度(dBμV)圖中可以清楚地看出,當頻率較高時,整體幅度增加。
②在下面的頻譜中,tr和tf都減慢(增加)到100 ns,如上面的示意圖所解釋的,-40dB / dec衰減開始的頻率降低,并且頻譜幅度衰減。
③這是一個占空比從50%降低到20%的頻譜,占空比不再是1:1,因此出現偶數諧波,但實際上峰值沒有變化,通過縮窄脈沖寬度tw,基波頻譜的幅度被衰減。
④下面的頻譜是只有tr(上升時間)減慢的情況,由于tr較慢,與tr相關的元件會從較低頻率衰減。
總之,當頻率較低且上升/下降時間較慢時,頻譜會衰減,從EMC檢測的角度來看,簡單地說,較低的頻譜幅度是有利的。
①提高頻率 | ?頻譜幅度整體增加 |
②減少上升/下降時間 | ?較低的頻率,-40dB / dec衰減開始, |
頻譜幅度衰減 | |
③改變工作周期 | ?偶次諧波的出現,但對頻譜峰值沒有影響。 |
基波頻譜的衰減 | |
④僅減少上升時間 | ?tr組件從較低頻率衰減 |
環測威是一家專業從事電磁兼容emc測試的高科技開發公司,認監委授權EMC實驗室,擁有眾多20年經驗以上的EMC測試工程師,有相關問題可在線咨詢我們!
免費電話:4008-707-283
閱讀本文的人還閱讀了: