ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TIỂU LUẬN MÔN HỌC TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BO MẠCH MÁY GIẶT ĐẢM BẢO TÍNH TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ Người hướng dẫn : PGS.TS. Tăng Tấn Chiến Họ và tên học viên : Huỳnh Văn Đông Lớp : Kỹ thuật điện tử - Khóa 25 Đà Nẵng, 10/2013 MỤC LỤC Chương 1: Tổng quan về tương thích điện từ 1 1.1 Các thành phần trong môi trường điện từ 1 1.1.1 Nguồn nhiễu điện từ 1 1.1.2 Đường nối 2 1.1.3 Thiết bị ảnh hưởng nhiễu điện từ 2 1.2 Kết luận 3 Chương 2: Lựa chọn linh kiện và kỹ thuật thiết kế mạch 4 2.1 Lựa chọn linh kiện 4 2.1.1 Lựa chọn điện trở 4 2.1.2 Lựa chọn tụ điện 5 2.1.1 Lựa chọn cuộn cảm 6 2.1.1 Lựa chọn diode 8 2.2 Mạch tích hợp IC 10 2.2.1 Đóng gói mạch tích hợp 10 2.2.2 Mạch điều chỉnh và ổn định điện áp 11 2.2.3 Ghép nối các thiết bị 11 2.2.3.1 Kiểu nối tiếp 12 2.2.3.2 Kiểu song song 13 2.2.3.3 Kiểu RC 13 2.2.3.4 Kiểu Thevenin 14 2.2.3.5 Kiểu ghép nối diode 14 2.2.4 Mạch vi điều khiển 14 2.2.4.1 Chân vào ra 15 2.2.4.2 Chân Reset 15 2.2.4.3 Mạch dao động 16 2.3 Kết luận 17 Chương 3: Kỹ thuật Layout và in mạch 18 3.1 Những đặc điểm cơ bản của bản mạch in 18 3.1.1 Kỹ thuật phân đoạn 18 3.2 Kỹ thuật Layout 18 3.2.1 Kỹ thuật Layout bảng mạch nhiều lớp 18 3.2.2 Đi dây góc 45 độ 19 3.2.3 Sắp xếp tín hiệu hình sao 19 3.2.4 Sắp xếp các tín hiệu bức xạ 19 3.2.5 Đường đi dây có độ rộng không đổi 19 3.2.6 Tối thiểu hóa khu vực lặp 19 3.3 Kỹ thuật nối đất 20 3.3.3.1 Đường nối đất trong bảng mạch in một lớp 20 3.3.3.2 Đường nối đất trong bảng mạch in hai lớp 20 3.3.3.3 Vòng bảo vệ 21 3.3.3.4 Tụ điện của bảng mạch in 21 3.3.3.5 Mạch có tốc độ cao và mạch có tốc độ chậm 21 3.3.3.6 Lấp đầy lớp đất bằng lớp đồng 21 3.3.3.7 Lớp nguồn và lớp đất trong bảng mạch in đa lớp 22 3.3.3.8 Bảng mạch có nhiều mức điện áp 22 3.4 Kỹ thuật phủ và bảo vệ 22 3.5 Kết luận 23 PHỤ LỤC 25 Các Bảng Bảng 1: Một số đặc trưng của các loại Diode………………………………………….8 Bảng 2: Tóm tắt một số kiểu đi dây…………………………………………………..12 Các Hình Hình 1: Mô hình nhiễu điện từ…………………………………………………………1 Hình 2: Từ trường trong lõi cuộn cảm…………………………………………………6 Hình 3: Cuộn cảm vòng hở…………………………………………………………….6 Hình 4: Bộ lọc LC……………………………………………………………………...7 Hình 5: Mạch lọc nguồn AC…………………………………………………………...7 Hình 6: Bảo vệ chuyển mạch tức thời trong Relay…………………………………….9 Hình 7: Bảo vệ chuyển mạch tức thời DC……………………………………………..9 Hình 8: Bảo vệ chuyển mạch DC trong máy biến áp…………………………………..9 Hình 9: Tụ điện trong mạch điều chỉnh và ổn định điện áp…………………………..11 Hình 10: Phương pháp nối tiếp……………………………………………………….12 Hình 11: Phương pháp song song…………………………………………………….13 Hình 12: Phương pháp RC……………………………………………………………13 Hình 13: phương pháp thevenin………………………………………………………14 Hình 14: phương pháp Diode…………………………………………………………14 Hình 15: Mạch dao động thạch anh 1Mhz đến 20MHz………………………………17 Hình 16: Kỹ thuật phân đoạn các khối………………………………………………..18 Hình 17: Đi dây góc…………………………………………………………………..19 Hình 18: Vòng lặp đất………………………………………………………………...20 Hình 19: Vòng bảo vệ………………………………………………………………...21 Hình 20: Sắp xếp đi dây trong bảng mạch in nhiều lớp………………………………22 Hình 21: Đi dây trong mạch nhiều mức điện áp……………………………………...22 Hình 22: Kỹ thuật phủ và bảo vệ……………………………………………………..23 Các chữ viết tắt CM Common Mode Mode chung DM Differential Mode Mode khác biệt EMC Electromagnetic Compatibility Tương thích điện từ EMI Electromagnetic Interference Nhiễu giao thoa điện từ IC Integrated Circuits Mạch tích hợp MCUs Microcontroller Circuits Vi điều khiển PCB Printed Circuit Board Bảng mạch in RF Radio Frequency Tần số vô tuyến Chương 1 : Tổng quan về tương thích điện từ. Nhiễu điện từ là một trong những vấn đề chính trong mạch điện tử hiện nay được quan tâm nghiên cứu. Để khắc phục và hạn chế những ảnh hưởng của nhiễu điện từ lên hệ thống, người thiết kế phải loại bỏ nguồn gây ra nhiễu điện từ lên hệ thống hoặc bảo vệ những mạch điện tử bị ảnh hưởng. Mục tiêu cuối cùng là phải làm cho hệ thống bo mạch làm việc như dự kiến – tức là đạt được tương thích điện từ (EMC). Đạt được một bo mạch tương thích điện từ có lẽ là chưa đủ. Mặc dù mạch có thể làm việc tại một module bo mạch, nhưng nó có thể tạo ra nhiễu phát xạ và làm ảnh hưởng đến các module khác của hệ thống và làm ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống. Hơn nữa, tương thích điện từ trong hệ thống hay trong từng thiết bị có lẽ phải đáp ứng những tiêu chuẩn phát xạ nhất định, vì vậy các thiết bị sẽ không làm ảnh hưởng đến các thiết bị khác. Nhiều nước phát triển có các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về tương thích điện từ trên các thiết bị điện, điện tử. Các người thiết kế sẽ phải suy nghĩ làm sao hạn chế hoặc loại bỏ nhiễu điện từ khi bắt đầu thiết kế bo mạch. 1.1. Các thành phần trong môi trường điện từ. Mô hình nhiễu điện từ cơ bản bao gồm ba thành phần: -Nguồn nhiễu điện từ. -Đường nối -thiết bị thu nhận. Hình 1: Mô hình nhiễu điện từ 1.1.1 Nguồn nhiễu điện từ Nguồn nhiễu điện từ bao gồm bộ vi xử lý, vi điều khiển, phóng tĩnh điện, máy phát, các thiết bị chuyển tiếp như rơle, bộ chuyển đổi nguồn điện. Trong hệ thống vi điều khiển , mạch đồng hồ thường tạo ra nhiễu băng rộng lớn nhất, nó là nhiễu phân bố trên toàn bộ dải tần số làm việc. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ bán dẫn dẫn đến tốc độ xử lý của các vi xử lý, vi điều khiển nhanh hơn, các mạch có thể gây nhiễu ở tần số lên đến 300Mhz. 1.1.2 Đường nối Cách đơn giản nhiễu có thể gây ảnh hưởng lên mạch là thông qua dây dẫn. Nếu một dây dẫn chạy qua môi trường bị nhiễu, các dây dẫn sẽ bị ảnh hưởng của nhiễu và nó gây ảnh hưởng đến mạch. Ví dụ: một ghép nối được tìm thấy khi nhiễu xâm nhập vào hệ thống qua lớp chì của bộ nguồn. Nhiễu này được mang đi đến tất cả các mạch trong hệ thống qua đường dây dẫn nguồn. Ghép nối cũng có thể xảy ra trong mạch phối hợp trở kháng. Ví dụ, hai mạch mà dùng chung dây dẫn thực hiện việc cung cấp điện áp và nối đất chung. Đường ghép nối cũng có thể là bức xạ điện từ và nó gây ảnh hưởng đến tất cả các mạch điện. Bất cứ khi nào dòng điện thay đổi, bức xạ sóng điện từ sẽ được tạo ra. Các sóng này có thể kết hợp đến các vật dẫn gần đó và gây giao thoa với các tín hiệu khác trong mạch. 1.1.3 Thiết bị ảnh hưởng nhiễu điện từ Tất cả các mạch điện tử có thể tiếp nhận nhiễu điện từ. Gần như các nhiễu điện từ nhận được từ quá trình chuyển tiếp, mặc dù một số nhận được từ tần số vô tuyến trực tiếp (RF) được truyền đi. Trong mạch kỹ thuật số, các tín hiệu quan trọng là thường dễ bị ảnh hưởng nhất đối với nhiễu điện từ. Chúng bao gồm thiết lập lại, ngắt, và điều khiển dòng tín hiệu . Bộ khuếch đại tương tự ở mức độ thấp, mạch điều khiển, cũng rất nhạy cảm với nhiễu điện từ.
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TIỂU LUẬN MÔN HỌC TIỂU LUẬN MÔN HỌC TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BO MẠCH MÁY GIẶT ĐẢM BẢO TÍNH TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ Người hướng dẫn : PGS.TS. Tăng Tấn Chiến Họ và tên học viên : Huỳnh Văn Đông Lớp : Kỹ thuật điện tử - Khóa 25 Đà Nẵng, 10/2013 MỤC LỤC Chương 1: Tổng quan về tương thích điện từ 1 1.1 Các thành phần trong môi trường điện từ 1 1.1.1 Nguồn nhiễu điện từ 1 1.1.2 Đường nối 2 1.1.3 Thiết bị ảnh hưởng nhiễu điện từ 2 1.2 Kết luận 3 Chương 2: Lựa chọn linh kiện và kỹ thuật thiết kế mạch 4 2.1 Lựa chọn linh kiện 4 2.1.1 Lựa chọn điện trở 4 2.1.2 Lựa chọn tụ điện 5 2.1.1 Lựa chọn cuộn cảm 6 2.1.1 Lựa chọn diode 8 2.2 Mạch tích hợp IC 10 2.2.1 Đóng gói mạch tích hợp 10 2.2.2 Mạch điều chỉnh và ổn định điện áp 11 2.2.3 Ghép nối các thiết bị 11 2.2.3.1 Kiểu nối tiếp 12 2.2.3.2 Kiểu song song 13 2.2.3.3 Kiểu RC 13 2.2.3.4 Kiểu Thevenin 14 2.2.3.5 Kiểu ghép nối diode 14 2.2.4 Mạch vi điều khiển 14 2.2.4.1 Chân vào ra 15 2.2.4.2 Chân Reset 15 2.2.4.3 Mạch dao động 16 Trang 2 2.3 Kết luận 17 Chương 3: Kỹ thuật Layout và in mạch 18 3.1 Những đặc điểm cơ bản của bản mạch in 18 3.1.1 Kỹ thuật phân đoạn 18 3.2 Kỹ thuật Layout 18 3.2.1 Kỹ thuật Layout bảng mạch nhiều lớp 18 3.2.2 Đi dây góc 45 độ 19 3.2.3 Sắp xếp tín hiệu hình sao 19 3.2.4 Sắp xếp các tín hiệu bức xạ 19 3.2.5 Đường đi dây có độ rộng không đổi 19 3.2.6 Tối thiểu hóa khu vực lặp 19 3.3 Kỹ thuật nối đất 20 3.3.3.1 Đường nối đất trong bảng mạch in một lớp 20 3.3.3.2 Đường nối đất trong bảng mạch in hai lớp 20 3.3.3.3 Vòng bảo vệ 21 3.3.3.4 Tụ điện của bảng mạch in 21 3.3.3.5 Mạch có tốc độ cao và mạch có tốc độ chậm 21 3.3.3.6 Lấp đầy lớp đất bằng lớp đồng 21 3.3.3.7 Lớp nguồn và lớp đất trong bảng mạch in đa lớp 22 3.3.3.8 Bảng mạch có nhiều mức điện áp 22 3.4 Kỹ thuật phủ và bảo vệ 22 3.5 Kết luận 23 PHỤ LỤC 25 Trang 3 Các Bảng Bảng 1: Một số đặc trưng của các loại Diode………………………………………….8 Bảng 2: Tóm tắt một số kiểu đi dây………………………………………………… 12 Các Hình Hình 1: Mô hình nhiễu điện từ………………………………………………………… 1 Hình 2: Từ trường trong lõi cuộn cảm…………………………………………………6 Hình 3: Cuộn cảm vòng hở…………………………………………………………….6 Hình 4: Bộ lọc LC…………………………………………………………………… 7 Hình 5: Mạch lọc nguồn AC………………………………………………………… 7 Hình 6: Bảo vệ chuyển mạch tức thời trong Relay…………………………………….9 Hình 7: Bảo vệ chuyển mạch tức thời DC…………………………………………… 9 Hình 8: Bảo vệ chuyển mạch DC trong máy biến áp………………………………… 9 Hình 9: Tụ điện trong mạch điều chỉnh và ổn định điện áp………………………… 11 Hình 10: Phương pháp nối tiếp……………………………………………………….12 Hình 11: Phương pháp song song…………………………………………………….13 Hình 12: Phương pháp RC……………………………………………………………13 Hình 13: phương pháp thevenin……………………………………………………… 14 Hình 14: phương pháp Diode………………………………………………………… 14 Trang 4 Hình 15: Mạch dao động thạch anh 1Mhz đến 20MHz……………………………… 17 Hình 16: Kỹ thuật phân đoạn các khối……………………………………………… 18 Hình 17: Đi dây góc………………………………………………………………… 19 Hình 18: Vòng lặp đất……………………………………………………………… 20 Hình 19: Vòng bảo vệ……………………………………………………………… 21 Hình 20: Sắp xếp đi dây trong bảng mạch in nhiều lớp……………………………… 22 Hình 21: Đi dây trong mạch nhiều mức điện áp…………………………………… 22 Hình 22: Kỹ thuật phủ và bảo vệ…………………………………………………… 23 Các chữ viết tắt CM Common Mode Mode chung DM Differential Mode Mode khác biệt EMC Electromagnetic Compatibility Tương thích điện từ EMI Electromagnetic Interference Nhiễu giao thoa điện từ IC Integrated Circuits Mạch tích hợp MCUs Microcontroller Circuits Vi điều khiển PCB Printed Circuit Board Bảng mạch in RF Radio Frequency Tần số vô tuyến Trang 5 Tiểu luận môn học: Tương thích điện từ Chương 1 : Tổng quan về tương thích điện từ. Nhiễu điện từ là một trong những vấn đề chính trong mạch điện tử hiện nay được quan tâm nghiên cứu. Để khắc phục và hạn chế những ảnh hưởng của nhiễu điện từ lên hệ thống, người thiết kế phải loại bỏ nguồn gây ra nhiễu điện từ lên hệ thống hoặc bảo vệ những mạch điện tử bị ảnh hưởng. Mục tiêu cuối cùng là phải làm cho hệ thống bo mạch làm việc như dự kiến – tức là đạt được tương thích điện từ (EMC). Đạt được một bo mạch tương thích điện từ có lẽ là chưa đủ. Mặc dù mạch có thể làm việc tại một module bo mạch, nhưng nó có thể tạo ra nhiễu phát xạ và làm ảnh hưởng đến các module khác của hệ thống và làm ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống. Hơn nữa, tương thích điện từ trong hệ thống hay trong từng thiết bị có lẽ phải đáp ứng những tiêu chuẩn phát xạ nhất định, vì vậy các thiết bị sẽ không làm ảnh hưởng đến các thiết bị khác. Nhiều nước phát triển có các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về tương thích điện từ trên các thiết bị điện, điện tử. Các người thiết kế sẽ phải suy nghĩ làm sao hạn chế hoặc loại bỏ nhiễu điện từ khi bắt đầu thiết kế bo mạch. 1.1. Các thành phần trong môi trường điện từ. Mô hình nhiễu điện từ cơ bản bao gồm ba thành phần: -Nguồn nhiễu điện từ. -Đường nối -thiết bị thu nhận. Hình 1: Mô hình nhiễu điện từ 1.1.1 Nguồn nhiễu điện từ Nguồn nhiễu điện từ bao gồm bộ vi xử lý, vi điều khiển, phóng tĩnh điện, máy phát, các thiết bị chuyển tiếp như rơle, bộ chuyển đổi nguồn điện. Trong hệ thống vi điều khiển , mạch đồng hồ thường tạo ra nhiễu băng rộng lớn nhất, nó là nhiễu phân bố Trang 1 Tiểu luận môn học: Tương thích điện từ trên toàn bộ dải tần số làm việc. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ bán dẫn dẫn đến tốc độ xử lý của các vi xử lý, vi điều khiển nhanh hơn, các mạch có thể gây nhiễu ở tần số lên đến 300Mhz. 1.1.2 Đường nối Cách đơn giản nhiễu có thể gây ảnh hưởng lên mạch là thông qua dây dẫn. Nếu một dây dẫn chạy qua môi trường bị nhiễu, các dây dẫn sẽ bị ảnh hưởng của nhiễu và nó gây ảnh hưởng đến mạch. Ví dụ: một ghép nối được tìm thấy khi nhiễu xâm nhập vào hệ thống qua lớp chì của bộ nguồn. Nhiễu này được mang đi đến tất cả các mạch trong hệ thống qua đường dây dẫn nguồn. Ghép nối cũng có thể xảy ra trong mạch phối hợp trở kháng. Ví dụ, hai mạch mà dùng chung dây dẫn thực hiện việc cung cấp điện áp và nối đất chung. Đường ghép nối cũng có thể là bức xạ điện từ và nó gây ảnh hưởng đến tất cả các mạch điện. Bất cứ khi nào dòng điện thay đổi, bức xạ sóng điện từ sẽ được tạo ra. Các sóng này có thể kết hợp đến các vật dẫn gần đó và gây giao thoa với các tín hiệu khác trong mạch. 1.1.3 Thiết bị ảnh hưởng nhiễu điện từ Tất cả các mạch điện tử có thể tiếp nhận nhiễu điện từ. Gần như các nhiễu điện từ nhận được từ quá trình chuyển tiếp, mặc dù một số nhận được từ tần số vô tuyến trực tiếp (RF) được truyền đi. Trong mạch kỹ thuật số, các tín hiệu quan trọng là thường dễ bị ảnh hưởng nhất đối với nhiễu điện từ. Chúng bao gồm thiết lập lại, ngắt, và điều khiển dòng tín hiệu . Bộ khuếch đại tương tự ở mức độ thấp, mạch điều khiển, cũng rất nhạy cảm với nhiễu điện từ. Để thiết kế mạch cho tương thích điện từ ( EMC) và đáp ứng tiêu chuẩn EMC, người thiết kế nên giảm thiểu sự bức xạ năng lượng, và tăng tính nhạy cảm hoặc miễn nhiễm từ những bức xạ. Cả sự bức xạ và khả năng miễn nhiễm có thể được phân loại theo bức xạ và khớp nối dẫn điện, như thể hiện trong hình 1. Đường nối bức xạ sẽ có hiệu quả hơn trong các tần số cao hơn trong khi đường nối thực hiện sẽ có hiệu quả hơn trong các tần số thấp. 1.2 Kết luận Nội dung của chương chỉ đưa ra các khái niệm cơ bản và một số vấn đề liên quan về tương thích điện từ, những ảnh hưởng và điều kiện để đạt được tương thích điện Trang 2 Tiểu luận môn học: Tương thích điện từ từ trong hệ thống nói chung và thiết kế bo mạch nói riêng. Chương sau sẽ đề cập đến việc lựa chọn linh kiện và một số vấn đề thiết kế bo mạch để đạt được khả năng tương thích điện từ trong mạch. Chương 2: Lựa chọn linh kiện và kỹ thuật thiết kế mạch Lựa chọn linh kiện và thiết kế mạch là những yếu tố chính sẽ ảnh hưởng đến hiệu năng tương thích điện từ của bo mạch. Từng loại linh kiện điện tử có những đặc trưng riêng của nó, và do đó đòi hỏi thiết kế cẩn thận, cân nhắc. Trang 3 Tiểu luận môn học: Tương thích điện từ Trong chương 2 sẽ thảo luận về một số linh kiện điện tử thông thường và kỹ thuật thiết kế mạch để giảm hoặc loại bỏ nhiễu điện từ. 2.1 Lựa chọn linh kiện Về cơ bản có hai kiểu cho tất cả các linh kiện điện tử: pha chì và không pha chì. Kiểu thành phần có pha chì gây ra hiệu ứng ký sinh, đặc biệt là ở tần số cao. Kiểu pha chì có giá trị điện cảm thấp khoảng 1nH/mm. Thiết bị đầu cuối cũng có thể tạo ra một hiệu ứng điện dung nhỏ, trong khoảng 4pF. Vì vậy, nó cần giảm càng nhiều càng tốt. Kiểu thành phần không pha chì và bề mặt gắn kết các thành phần có hiệu ứng ký sinh ít hơn so với các thành phần pha chì. Thông thường, kiểu không pha chì có giá trị điện cảm 0.5nH và điện dung khoảng 0.3pF. Từ quan điểm tương thích điện từ EMC, bề mặt gắn kết các thành phần được ưu tiên. 2.1.1. Lựa chọn điện trở Bề mặt gắn kết điện trở luôn luôn được ưa thích hơn các loại có pha chì bởi vì các yếu tố ký sinh thấp.Đối với các loại có pha chì, loại phim carbon là sự lựa chọn ưa thích, tiếp theo là phim kim loại, sau đó dây quấn. Điện trở phim kim loại, với các thành phần ký sinh có ưu thế hơn ở tần số tương đối thấp (trong MHz), do đó phù hợp với mật độ năng lượng cao hoặc mạch độ chính xác cao. Điện trở dây quấn có độ nhạy cao, do đó nên tránh sử dụng trong ứng dụng có độ nhạy tần số. Nó được sử dụng chủ yếu trong mạch điều khiển công suất cao. Trong thiết kế mạch khuếch đại, sự lựa chọn điện trở là rất quan trọng. Ở tần số cao, trở kháng sẽ tăng do ảnh hưởng của điện cảm trong điện trở. Vì vậy, vị trí của thiết lập điện trở nên càng gần càng tốt để giảm thiểu điện cảm các mạch khuếch đại. Trong mạch điện trở kéo lên (pull-up)/ kéo xuống (pull-down), việc chuyển đổi trạng thái nhanh chóng từ các transistor. Để giảm thiểu hiệu ứng này, tất cả các điện trở có xu hướng phải được đặt càng gần càng tốt để các thiết bị hoạt động tốt. Trong bộ điều chỉnh hoặc trong mạch tham chiếu, điện trở phân cực một chiều DC phải được đặt càng gần càng tốt để hoạt động thiết bị giảm thiểu được hiệu ứng khử ghép (decoupling) (tức là cải thiện thời gian đáp ứng chuyển tiếp). Trong mạch bộ lọc RC hiệu ứng cảm ứng từ điện trở phải được xem xét bởi vì điện cảm ký sinh của điện trở dây quấn có thể dễ dàng gây ra các dao động nội. 2.1.2. Lựa chọn tụ điện Trang 4 Tiểu luận môn học: Tương thích điện từ Lựa chọn các tụ điện đúng theo yêu cầu thiết kế không phải là điều dễ dàng do tụ điện có nhiều loại và hành vi khác nhau. Tuy nhiên, tụ điện là một trong những thành phần có thể giải quyết nhiều vấn đề EMC. Các phần sau đây mô tả chung nhất những loại phổ biến, đặc điểm sử dụng của nó. Tụ điện nhôm thường được sản xuất bằng cách quấn lá kim loại xoắn giữa lớp điện môi mỏng, nó có điện dung cao cho mỗi đơn vị thể tích nhưng làm tăng điện cảm nội một phần. Tụ điện tantalum được làm từ một khối điện môi kết nối trực tiếp với tấm kim loại và pin, nó có một điện cảm nội thấp hơn bộ tụ điện nhôm. Tụ gốm được làm từ nhiều tấm kim loại song song trong một môi trường điện môi gốm. Các phần tử ký sinh chủ yếu là độ tự cảm của cấu trúc tấm kim loại và điều này thường chiếm ưu thế trở kháng cho hầu hết các loại trong khu vực tần số thấp hơn MHz. Sự khác biệt trong đáp ứng tần số của vật liệu điện môi khác nhau dẫn đến có những loại tụ điện chỉ phù hợp với một số ứng dụng hơn nữa. Loại tụ điện nhôm và tantali chủ yếu được sử dụng ở mức tần số thấp, chủ yếu là trong các ứng dụng lọc tần số thấp. Trong phạm vi khoảng giữa tần số (từ kHz đến MHz) các tụ điện gốm chiếm ưu thế, cho việc tách và bộ lọc tần số cao. đặc biệt tụ gốm và tụ mica cótổn hao thấp (giá thành cao hơn) cho những ứng dụng tần số làm việc rất cao và trong các mạch siêu cao tần. Cho hiệu suất tương thích điện từ (EMC) tốt nhất, điều quan trọng là phải có một giá trị điện trở nối tương đương thấp , lúc đó nó cung cấp một sự suy giảm cao hơn các tín hiệu, đặc biệt là tần số gần với tần số tự cộng hưởng của tụ trong quá trình sử dụng. 2.1.3. Lựa chọn cuộn cảm Cuộn cảm là một trong những thành phần tạo thành một mối liên hệ giữa từ trường và điện trường, do đó nó có khả năng dễ bị ảnh hưởng hơn các thành phần khác nhưng nó vốn gắn liền với từ trường. Tương tự như tụ điện, tụ điện, khi được sử dụng một cách thông minh, có thể cải thiện rất nhiều về vấn đề tương thích điện từ. Về cơ bản có hai loại điện cảm: điện cảm vòng hở và điện cảm vòng kín. Sự khác biệt của hai loại điện cảm này là vòng điện từ mà nó tạo ra. Điều này được minh họa trong hình 2. Trang 5 [...]... về tương thích điện từ hơn là việc cải thiện nó Và trong nhiều trường hợp, thêm các bộ lọc hay các thành phần khác không thể giải quyết vấn đề Cuối cùng việc layout bố trí bảng mạch in phù hợp ngay từ đầu là phương pháp tiết kiệm chi phí tốt nhất Trang 23 Tiểu luận môn học: Tương thích điện từ PHỤ LỤC Trang 24 Tiểu luận môn học: Tương thích điện từ Hình 23: Bo mạch cải thiện các vấn đề tương thích điện. .. tốt trong một mạch, sau đó đôi khi sau một thời gian vấn đề tương thích điện từ EMC có thể phát sinh Các cách tốt nhất để thích ứng với những phát sinh đó là chú ý thiết kế mạch ngay từ ban đầu Nhiều ứng dụng thời gian thực đòi hỏi vi điều khiển MCUs có tốc độ cao, các nhà thiết kế phải cẩn thận thiết kế mạch và bố trí bảng mạch in PCB để giảm các vấn đề có khả năng gây ra vấn đề EMC Nguồn điện cung cấp... vậy, tụ điện phải được sử dụng trên những thiết bị để giảm sự phụ thuộc công suất quá độ từ các nguồn điện cung cấp Trang 9 Tiểu luận môn học: Tương thích điện từ 2.2.1 Đóng gói mạch tích hợp Ngày nay, có rất nhiều kiểu đóng gói cho các mạch tích hợp Như với các thành phần rời rạc, ít có vấn đề nhiễu điện từ EMI Vì vậy, gắn kết bề mặt được ưa dùng hơn vì cho hiệu suất tương thích EMC tốt hơn vì có điện. ..Tiểu luận môn học: Tương thích điện từ Hình 2: Từ trường trong lõi cuộn cảm Một lợi thế của cuộn cảm so các tụ điện hoặc điện trở là không có điện cảm ký sinh, do đó có rất ít sự khác biệt giữa gắn kết bề mặt và các loại có pha chì khi từ trường của tụ điện vòng hở đi qua không khí, nó là nguyên nhân gây ra bức xạ và có thể gây ra vấn đề nhiễu điện từ EMI sự lựa chọn điện cảm vòng hở, loại cuộn bobbin... hơn cho các ứng dụng tương thích điện từ EMC Có hai loại đặc biệt của cuộn cảm được sử dụng đặc biệt trong các ứng dụng tương thích điện từ EMC: ferit beads và ferrite clamps Ferrite beads là một cuộn cảm có sự suy giảm 10dB trong phạm vi tần số cao, và một sự suy giảm thấp ở DC Trang 6 Tiểu luận môn học: Tương thích điện từ Tương tự như ferit beads, ferrite clamp có sự suy giảm từ 10 đến 20 dB trong... bảng mạch in PCB Bảo vệ không chỉ là cô lập các đường phát ra bức xạ điện từ mà còn cô lập các đường tín hiệu khác khác trên bo mạch Sự khác biệt giữa các đường shunt và các đường bảo vệ là các đường shunt không cần phải kết nối với đất, nhưng các đường bảo vệ phải được kết nối với mặt đất ở cả hai đầu Trang 22 Tiểu luận môn học: Tương thích điện từ 3.5 Kết luận Ngoài việc lựa chọn linh kiện và thiết kế. .. của Mạch điều chỉnh ổn định điện áp Thông thường, một tụ điên 0.1μF được thêm vào cả hai đầu vào và đầu ra của mạch điều chỉnh ởn định điện áp để ngăn ngừa khả năng dao động nội và để lọc nhiễu tần số cao Ngoài ra, một tụ điện có điện dung tương đối lớn (10μF mỗi ampe) để làm giảm gợn sóng Hình 8 biểu Trang 10 Tiểu luận môn học: Tương thích điện từ thị việc nối tụ điện với mạch điều chỉnh ổn định điện. .. thích điện từ trong máy giặt Tài liệu tham khảo Trang 25 Tiểu luận môn học: Tương thích điện từ [1] TS Tăng Tấn Chiến Tương thích điện từ , Nhà xuất bản giáo dục 2010 [2] T.C Lun: “Designing for Board Level Electromagnetic Compatibility” [3] System Design and Layout Techniques for Noise Reduction in MCUBased Systems, Freescale Application Note, AN1259 [4] Determining MCU Oscillator Start-up Parameters,... điện cảm thấp được phân bố đều dọc theo mặt hay đường của bo mạch Trong hiệu ứng này, Trang 20 Tiểu luận môn học: Tương thích điện từ nó phân bố đều tụ điện trên toàn bộ bảng mạch Không có thành phần rời rạc nào có những đặc điểm này 3.3.3.5 Mạch có tốc độ cao và mạch có tốc độ chậm Mạch tốc độ cao nên được đặt gần với mặt đất trong khi các mạch có tốc độ chậm hơn có thể được đặt gần với mặt nguồn... các thiết bị điều khiển sẽ chuyển đến các cuộn dây mở và tắt Chuyển mạch tức thời từ các cuộn dây sẽ bức xạ đến các bộ phận khác của mạch Diode D1 được sử dụng để kiểm soát điện áp thoáng qua này Hình 7: Bảo vệ chuyển mạch tức thời DC Cấu hình diode trong hình 7 được sử dụng để ngăn chặn sự quá độ điện áp chuyển mạch từ điện áp cao Hình 8: Bảo vệ chuyển mạch DC trong máy biến áp Hình 8 cho thấy các máy