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電磁干擾,電場干擾與磁場干擾

時間:2023/6/6閱讀:2351
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電磁干擾(EMI, Electrical Magnetic Interference)可分為電場干擾與磁場干擾兩種,電場與磁場是兩種不同的性質,但兩者之間的能量是會互相影響的,隨時間變化的電場會產生磁場,而隨時間變化的磁場也會產生電場,這些不斷同相振蕩的電場和磁場共同的形成了電磁干擾(電磁波)。



一般對于電場,我們可以用下面的電荷公式與電容公式來作解釋,


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簡單來說,任何的導體在電場下都可等效成一個帶電的電容,其容值隨著與周邊另一個導體之間的距離/表面積/介質不同而有差異;如圖9為兩導體之間的電容圖示,綠色導體與藍色導體所等效的電容如圖10所示,根據電容公式,容值會因兩導體之間的距離愈遠而變小,也會因兩導體之間的截面積愈大而增大,而兩導體之間的介質(介電系數)也會影響容值的大小。


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圖9

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圖10


當電容二端的電位在時間之內存在一電壓差時,則會根據電荷公式(電壓/時間的變化,如圖12)而產生一電流,如圖11紅色箭頭所示,而任何產生的電流必需經由另一路徑回到自己出發(fā)時的位置而形成一電流回路,如棕色虛線箭頭所示,此因電壓變動造成的電流回路就會引起電場干擾。


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圖11

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圖12


因此,改善電場干擾的方式,就是減少其回路電流的方法,根據上面兩個公式,我們可以藉由將耦合電容減小,像是減少兩個導體之間接觸的面積/增加其距離/變更中間的介質等方式來減少電容效應,或是減小電壓差或時間變化率來減少電場感應。


而對于磁場,我們可用安培右手/法拉第定律


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來解釋,當導體有電流流過時,在其周圍就會依安培右手定律產生磁力線,如圖13所示,因電流不可能單獨存在,電流一定存在于回路之中,凡是電流流過的路徑都會產生磁力線,而在一般的PCB板設計中(如圖14所示),當電容形成一個電流回路時就會產生如虛線的磁力線,而磁力線經過的導體會因此產生感應電勢,此即為磁場干擾。


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圖13


圖14


尤其是電流流經的導體在沒有閉合回路的鐵心時,因磁力線無法經由高導磁材料做回路,磁力線會經由外部空氣做回路而讓周圍產生磁場(漏磁通),圖15所示為一般變壓器的磁力線,大多數的磁力線皆會經由高導磁材料(鐵心)。




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