一概述?
本文將從常見的電感入手，簡單介紹電感的高頻特性，再介紹EMC整改過程中常用的兩個器件：磁環與共模濾波器，最后通過兩個實際案例來說明如何通過磁環與共模濾波器搭配使用解決EMC輻射問題。
二電感
電感，如圖一所示，一般由線圈和磁芯組成，是能夠把電能轉化為磁能而存儲起來的元件，具有通直流阻交流的特點。
圖一?電感組成
如圖二所示，當恒定電流流過線圈時，根據右手螺旋定則，會形成一個圖示方向的靜磁場。而電感中流過交變電流，產生的磁場就是交變磁場，變化的磁場產生電場，線圈上就有感應電動勢，產生感應電流。
圖二?電感工作原理
由公式：Z=2πfL，可知頻率ｆ越高，阻抗Ｚ越大，頻率與阻抗呈現線性相關。但是這只適用于低頻電路，在高頻條件下，實際還需要考慮電感上的寄生電容，它的存在方式是與電感并聯，實際電感等效模型如圖三所示：
圖三?電感高頻等效電路
圖中R表示電感的等效電阻，L表示電感量，C表示電感繞線與繞線之間的寄生電容。圖四是引用網上Matlab做的電感阻抗特性曲線圖：
圖四 電感阻抗特性曲線
圖中轉折點為電感的諧振頻率，計算公式為：
電感具有通直流阻交流的作用，常用作儲能和濾波器件，對于EMC整改而言，更主要應用其濾波性能。
現在我們已經知道可以通過電感進行濾波，但是對于EMC整改而言，我們需要先確定問題點才能進行有效的濾波。那么我們該如何判斷輻射來源呢？在實驗室，針對板上噪聲可以用頻譜儀和示波器進行問題排查，而針對通過線纜作為輻射天線的問題點判斷，我們可以考慮在線束上加電感進行濾波嘗試。但直接加電感操作比較麻煩，選型也不方便，這個時候做一個簡易的電感更方便，所需要的僅僅只是一個磁環。
三磁環
磁環是一塊環狀的導磁體，在不同的頻率下由不同的阻抗特性，一般在高頻是阻抗很小，當頻率升高磁環表現的阻抗急劇升高。通過電感部分的內容我們可以知道，電感由線圈和磁芯組成，當我們把線纜繞在磁環上，一個簡易的電感便完成了。
圖五 磁環
磁環有鐵氧體磁環和非晶磁環，針對不同頻段濾波選用不同材料的磁環，鐵氧體磁一般用在高頻（18KHz~1MHz以上），非晶一般針對的頻率低一點（2KHz~13KHz）。
當噪聲是差模噪聲時，單線繞磁環可以對噪聲產生一定的抑制效果，但是很多時候，如果噪聲屬于共模噪聲時，只對單根導線進行濾波是不夠的。
共模噪聲模型如圖五所示：
圖六 共模電流示意圖
如圖，由于高頻信號與地之間通過寄生電容形成回路，從而在原本的信號回路中多了一個等大同向的共模電流，這部分噪聲只對單線加磁環無法有效抑制噪聲。可以考慮兩根線都各加一個磁環，相當于各串一個電感，但我們有更好的方法：兩根線同時繞在同一個磁環上，這就是一個簡易的共模濾波器。
四共模濾波器
共模濾波器由雙線并繞在磁芯組成，工作原理如圖七所示：
圖七 共模濾波器工作原理
對于共模電流而言，共模濾波器通過磁通量疊加，對共模電流的抑制更明顯，而對于差模電流，磁通抵消，不體現電感特性，故不會對差模信號造成損耗。
在實際的EMC問題中，輻射很多時候都是由共模與差模噪聲疊加在一起的。其中，由于在電路中高頻串擾更明顯，所以共模噪聲很多時候是造成EMC輻射超標的主要問題。整改過程中，通常會在線束上以雙線并繞在磁環上的方式組成簡易共模濾波器，進而快速判斷噪聲的輻射路徑。
當我們通過磁環找到問題點之后，接下來需要做的便是著手整改，針對共模噪聲，最大的殺器便是共模電感，以下是實際整改中通過磁環進行問題排查以及共模濾波器進行實際整改的案例。
五案例分享
案例1：掃碼槍
問題：時鐘輻射超標
整改：時鐘源頭是掃描攝像頭sensor返回給主IC的時鐘信號，通過對USB端口套磁環，有明顯改善，說明時鐘信號耦合到USB端并通過USB線束輻射出去，可以通過共模電感進行噪聲抑制。
整改措施如下：
整改前數據：
套磁環后數據：
加共模后數據：
例2：吸塵器
問題：當滾刷電機工作的時候，在50MHz~100MHz頻段會出現包絡狀輻射超標問題。
整改：通過對主板端到電機的供電線束套磁環，有明顯改善，可以通過在主板端加共模濾波器進行濾波處理。
整改措施如下：
整改前數據：
整改后數據：
六總結
在EMC整改過程中，我們會有一些常用的整改器件，在本篇主要提及了電感、磁環和共模濾波器，其中磁環主要是用來快速確定輻射路徑。利用磁環與單線進行繞制可以制作簡易的電感，用于判斷差模干擾；利用磁環與雙線進行繞制可以制作簡易的共模電感，可以判斷共模噪聲。當我們確定了噪聲輻射路徑之后，下一步便可以著手進行整改，選擇合適的電感或者共模濾波器對噪聲進行抑制。
EMI三要素包括干擾源，耦合路徑和敏感設備，這里通過磁環進行問題排查主要是從耦合路徑入手處理EMC問題。面對越來越復雜的電磁環境，EMC問題永遠沒有固定解，需要綜合考慮多種因素，在這方面，韜略科技經過長期與客戶一起處理EMC問題，已經積累了大量實踐經驗，可以助各位工程師在EMC整改方面一臂之力，歡迎隨時咨詢。
