Sự nhiễu điện từ (EMI) là một vấn đề gây đau đầu nhưng thường không thể tránh khỏi trong nhiều thiết kế hệ thống.và tác động của nó sẽ trở nên nghiêm trọng hơn khi tần suất làm việc tăngEMI có thể được phóng xạ qua không khí, dẫn thông qua tín hiệu và đường dây điện, và tiêm vào mạch, hoặc được sử dụng như ăng-ten để phát ra nó một lần nữa.
Nếu một sản phẩm tạo ra hoặc phóng xạ EMI (tức là "nguồn can thiệp"), nó có thể can thiệp vào hoạt động bình thường của các hệ thống gần đó, thất bại trong kiểm tra tuân thủ và bị cấm khởi động.Ngược lại., nếu một sản phẩm có vai trò ngược lại và trở thành một người nhận EMI có chủ ý hoặc không có chủ ý (tức là một "đối tượng bị xáo trộn"), nó có thể gặp lỗi liên tục, trục trặc,và hiệu suất không ổn định.
Tác động của những vấn đề này là rất rộng, từ một chút hài hước như đồng hồ đo tốc độ xe đạp không dây của tôi, đến những tình huống có khả năng đe dọa tính mạng như máy bay hoặc bệnh viện,và gây ra tổn thất lớn trong các dây chuyền sản xuấtMáy đo tốc độ của tôi hoạt động trong dải tần số 432 MHz, và vì một lý do nào đó,trên một đoạn đường dài 100 mét giữa một ngôi nhà xa xôi và đường ray Amtrak gần đó (với đường dây trên không 20 kV trên đường ray), các bài đọc luôn cho thấy giữa 65 và 85 MPH.
Làm thế nào để giảm thiểu tác động của EMI
Giảm hoặc loại bỏ các nguồn EMI và tác động của chúng có thể đơn giản và phức tạp.việc sử dụng bộ lọcNgoài các bước này, thường có "Nguyên tắc Pareto": loại bỏ 80% sự can thiệp chỉ đòi hỏi 20% nỗ lực,trong khi loại bỏ 20% nhiễu còn lại có thể đòi hỏi 80% nỗ lực.
Bất kỳ khoảng trống nào trên vỏ, chẳng hạn như khoảng trống cần thiết cho các phích cắm và ổ cắm, giống như một cánh cửa cho phép năng lượng EMI đi qua ở cả hai hướng.nếu EMI chỉ gây ra bởi năng lượng bức xạ, các đầu nối được bảo vệ có thể giải quyết vấn đề.
Nhiều thập kỷ trước, mọi người bắt đầu giải quyết vấn đề này, ban đầu sử dụng cáp đồng trục và các đầu nối nữ và nam cổ điển SO-239 và PL-259, cũng như các đầu nối loạt BNC. Tuy nhiên,các đầu nối RF được bảo vệ đầy đủ này chỉ có thể hỗ trợ một tín hiệu mỗi và không phù hợp để sử dụng với nguồn điện DC và tín hiệu không RF.
Một lựa chọn thay thế tốt là "trở lại tương lai" bằng cách sử dụng một loại kết nối từng thống trị các liên kết truyền thông và các giao diện khác:đầu nối siêu nhỏ (D-Sub) loại D được sản xuất bởi các công ty như Molex (Hình 1)Trước khi xuất hiện cổng USB và cổng song song, các kỹ sư và nhiều người tiêu dùng đã sử dụng đầu nối 9 chân này (được gọi là DB-9) như một thiết bị kết nối với giao thức RS-232.
Hình 1: Dòng kết nối và bộ điều hợp D-sub được sử dụng rộng rãi và bền, với nhiều số liên lạc, chỉ số điện, băng thông lọc EMI và phương pháp kết thúc vật lý;Bộ lọc Pi có thể giải quyết vấn đề của EMI dẫn. (Dữ liệu hình ảnh: Molex)
USB và Ethernet phần lớn đã thay thế RS-232, vì vậy giao thức này hiện nay chủ yếu có mặt trong các hệ thống cũ và hiếm khi được sử dụng trong các thiết kế mới; Tuy nhiên, đầu nối D-sub đã tồn tại.Có nhiều lý do tại sao loại kết nối này là bền:
Thiết kế kim loại với kim loại liền mạch cung cấp 100% che chắn cho dây.
Cấu trúc cơ học chắc chắn và bền, và có thể được khóa đáng tin cậy giữa các đầu nối ghép nối bằng cách sử dụng chân và vít.
Có nhiều phiên bản có sẵn để lựa chọn, bao gồm 9-pin, 15 pin, 25 pin, 37 pin và 50 pin.
Cung cấp nhiều phương pháp kết thúc, bao gồm các cốc hàn và chốt chốt trực tiếp hoặc góc phải của bảng mạch in (PCB).
Khi chặn một mình không đủ để giải quyết vấn đề
Việc bảo vệ các kết nối D-sub giải quyết vấn đề của năng lượng EMI bức xạ, nhưng không thể giải quyết vấn đề của EMI dẫn.D-sub Pi hiệu suất cao của Molex bộ chuyển đổi và series kết nối cho EMI lọc (cũng xem hình 1) đã trở thành một giải pháp hấp dẫn.
Các đầu nối này đã tích hợp bộ lọc EMI vào các đầu nối của chúng, do đó không cần phải chiếm thêm không gian hoặc thêm các thành phần trên bảng mạch in.Các dây nối đất và dây cách nhiệt nằm trong cùng một đầu nốiChúng cung cấp nhiều cấu trúc cơ học và loại đầu cuối để đáp ứng các yêu cầu thiết kế.
Bộ lọc tích hợp có thể ngăn chặn EMI được dẫn qua đầu nối, do đó làm giảm EMI trong các kịch bản quan trọng như điều khiển động cơ máy bay, vô tuyến trên máy bay, thiết bị hình ảnh,Thiết bị chế biến, và nhiều kịch bản ứng dụng khác.
Các tính năng chính của bộ chuyển đổi và đầu nối bao gồm:
Cấu trúc: Vỏ đúc ép tích hợp và cấu trúc bên trong hàn hoàn toàn nâng cao hiệu suất cơ học và điện, ngăn ngừa trục trặc trong môi trường rung động cao.Các đầu nối này tuân thủ tiêu chuẩn M24308 (MIL-DTL-24308)Vỏ polyester chứa sợi thủy tinh của nó cũng đáp ứng tiêu chuẩn chống cháy UL 94 V-0.
Độ bền điện: Các đầu nối này có thể chịu được đợt sét cấp độ IV DO-160 và điều kiện môi trường chuyển đổi AC trong tiêu chuẩn thử nghiệm môi trường phần cứng trên tàu.
Bộ lọc điện: Sử dụng cấu hình Pi ba yếu tố (capacitor, inductor và capacitor), bộ lọc có thể hấp thụ tiếng ồn tần số cao từ đường điện và tín hiệu.Độ nghiêng giảm độ đồi của nó giúp ngăn chặn EMI băng thông rộng.
Nạp vào tụ: Để ngăn chặn việc truyền tín hiệu không cần thiết tại điểm kết nối, nguồn vào tụ cung cấp một đường nối đất kháng cự thấp.Những chất điện này có thể làm giảm hiệu quả bức xạ dẫn, đặc biệt là trong các vỏ kín nơi các tụ điện truyền thống hoạt động kém.
Các thành phần cảm ứng (ferrite, cuộn xoắn ốc): Các thành phần này hấp thụ năng lượng tần số cao và phân tán nó dưới dạng nhiệt, giảm thiểu sự ghép nối ngẫu nhiên.
Tần số cắt của bộ lọc EMI có thể được người dùng lựa chọn, vì các đầu nối này cung cấp một phạm vi giá trị công suất rộng,tương ứng với một phạm vi tần số cắt và tổn thất chèn liên quan (Hình 2).