TOPIC 1 : Non-Conductive Coupling in EMC

 

Non-Conductive Coupling in EMC

1. Introduction

In EMC design and testing, one of the crucial issues to consider is the phenomenon of non-conductive coupling between circuits. This is a mechanism by which signals can be transferred from one circuit to another without a direct electrical connection. This phenomenon can cause crosstalk and affect the performance of electronic systems.

There are three main types of non-conductive coupling:

  • Electric field coupling (capacitive coupling)
  • Magnetic field coupling (inductive coupling)
  • Mixed coupling

2. Types of Non-Conductive Coupling

2.1. Capacitive Coupling

Capacitive coupling occurs when a signal in a circuit creates an electric field that can influence another circuit. This phenomenon can be modeled by the stray capacitance between circuits.

Operating Mechanism:

  • When there is a voltage difference between two adjacent conductors, an electric field is formed.
  • Parasitic capacitance between the two conductors can transfer signals from one circuit to another.
  • The coupling intensity depends on the voltage and the distance between the conductors.

2.2. Inductive Coupling

Inductive coupling occurs when the current flowing through a conductor generates a magnetic field that can influence another conductor.

Operating Mechanism:

  • When a varying current flows through a conductor, it generates a fluctuating magnetic field.
  • This magnetic field can induce an unwanted current in a nearby circuit.
  • The degree of inductive coupling depends on the frequency of the current and the shape of the conductors.
2.3. Mixed Coupling

In practice, both capacitive and inductive coupling often coexist, creating a mixed coupling effect.

3. Coupling Principles


Reducing crosstalk between circuits is a significant challenge for EMC engineers. A typical model consists of two circuits, each comprising a single conductor connecting a voltage source and a load impedance.

Ideally, no signal from Vs1V_{s1} should appear in the second circuit as a component of V2V_2. Similarly, no voltage from Vs2V_{s2} should appear in circuit 1.

When a voltage is present on one of the conductors, the signal couples to the other conductor through the electric field. When current flows through one of the conductors, the signal couples to the other conductor through the magnetic field.

We will analyze both types of coupling and demonstrate that the impedance values of the circuits determine which type is dominant.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Ghép Nối Không Dẫn Trong EMC

1. Giới Thiệu

Trong thiết kế và thử nghiệm EMC, một trong những vấn đề quan trọng cần xem xét là hiện tượng ghép nối không dẫn giữa các mạch. Đây là cơ chế mà tín hiệu có thể được truyền từ mạch này sang mạch khác mà không có kết nối điện trực tiếp. Hiện tượng này có thể gây ra nhiễu xuyên âm (crosstalk) và ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống điện tử.

Có ba loại ghép nối không dẫn chính:

  1. Ghép nối điện trường (ghép điện dung – capacitive coupling)
  2. Ghép nối từ trường (ghép cảm ứng – inductive coupling)
  3. Ghép nối hỗn hợp

2. Các Loại Ghép Nối Không Dẫn

2.1. Ghép Nối Điện Trường (Ghép Điện Dung - Capacitive Coupling)

Ghép nối điện trường xảy ra khi một tín hiệu trong mạch tạo ra một trường điện có thể ảnh hưởng đến một mạch khác. Hiện tượng này có thể được mô hình hóa bằng điện dung ký sinh (stray capacitance) giữa các mạch.

Cơ Chế Hoạt Động:
  • Khi có sự chênh lệch điện áp giữa hai dây dẫn gần nhau, một trường điện được hình thành.
  • Điện dung ký sinh giữa hai dây dẫn có thể truyền tín hiệu từ mạch này sang mạch khác.
  • Cường độ ghép nối phụ thuộc vào hiệu điện thế và khoảng cách giữa các dây dẫn.

2.2. Ghép Nối Từ Trường (Ghép Cảm Ứng - Inductive Coupling)

Ghép nối từ trường xảy ra khi dòng điện chạy qua một dây dẫn tạo ra từ trường có thể ảnh hưởng đến một dây dẫn khác.

Cơ Chế Hoạt Động:
  • Khi dòng điện biến thiên chạy qua một dây dẫn, nó tạo ra một từ trường biến thiên.
  • Từ trường này có thể cảm ứng một dòng điện không mong muốn trong mạch gần đó.
  • Mức độ ghép nối từ trường phụ thuộc vào tần số dòng điện và hình dạng của các dây dẫn.

2.3. Ghép Nối Hỗn Hợp

Trong thực tế, ghép nối điện trường và từ trường thường xảy ra đồng thời, tạo ra một hiệu ứng ghép nối hỗn hợp.

3. Nguyên Lý Ghép Nối

Giảm nhiễu xuyên âm giữa các mạch là một thách thức lớn đối với các kỹ sư EMC. Một mô hình điển hình gồm hai mạch, mỗi mạch bao gồm một dây dẫn kết nối nguồn điện áp với tải.

  • Lý tưởng, tín hiệu từ Vs1 không nên xuất hiện trong mạch thứ hai như một thành phần của V2.
  • Tương tự, điện áp từ Vs2 không nên xuất hiện trong mạch 1.

Tuy nhiên, trên thực tế:

  • Khi có điện áp trên một dây dẫn, tín hiệu có thể ghép nối sang dây dẫn khác qua trường điện.
  • Khi dòng điện chạy qua một dây dẫn, tín hiệu có thể ghép nối sang dây dẫn khác qua trường từ.

Chúng ta có thể phân tích cả hai loại ghép nối này và chứng minh rằng giá trị trở kháng của mạch sẽ quyết định loại ghép nối nào chiếm ưu thế hơn.

Nhận xét

Đăng nhận xét

Bài đăng phổ biến từ blog này

Demo Project 1 : Debugging radiated emission for LED

Hình ảnh
  Gỡ lỗi EMC Cho Đèn LED   1. Giới thiệu Trong quá trình thiết kế và sản xuất thiết bị điện tử, đảm bảo tương thích điện từ (EMC) là yếu tố then chốt để sản phẩm hoạt động ổn định và không gây nhiễu cho các hệ thống khác. Báo cáo này trình bày quá trình gỡ lỗi EMC cho sản phẩm, tập trung vào việc giảm phát xạ bức xạ và cải thiện hiệu suất hoạt động thông qua các giải pháp thiết kế và kỹ thuật tối ưu. 2. Mục tiêu Xác định các nguồn nhiễu EMI gây ra bởi phát xạ bức xạ. Đánh giá mức độ phát xạ của sản phẩm theo tiêu chuẩn EMC (CISPR 15/EN 55015). Triển khai các biện pháp khắc phục để giảm phát xạ, từ đó cải thiện độ ổn định và hiệu suất của sản phẩm. 3. Phương pháp thực hiện 3.1. Thiết lập môi trường thử nghiệm: Thử nghiệm được tiến hành trong buồng không phản xạ để loại trừ nhiễu ngoại lai. Dải tần kiểm tra: 30 MHz đến 1 GHz. EUT (Equipment Under Test) được đặt trên tấm gỗ ở độ cao 0,8 m tính từ sàn, với khoảng cách đo từ anten đến EUT là 3m, 10m hoặc 30m . 3.2. Đo lường và p...
Đọc thêm

What is the EMC ?

Hình ảnh
     Language: Vietnames      Khái Niệm      EMC là gì ? EMC (Electromagnetic Compatibility — Tương thích điện từ) là một lĩnh vực trong kỹ thuật điện tử, tập trung vào việc đảm bảo các thiết bị điện tử có thể hoạt động tốt trong môi trường điện từ mà không gây nhiễu quá mức đến các thiết bị khác hoặc bị ảnh hưởng bởi nhiễu từ bên ngoài. EMC bao gồm hai khía cạnh chính: Emission (Phát xạ): Đo lường và kiểm soát mức độ nhiễu điện từ mà một thiết bị phát ra, để đảm bảo nó không gây ảnh hưởng đến các thiết bị khác. Immunity (Miễn nhiễm): Khả năng của một thiết bị chống lại nhiễu từ môi trường bên ngoài, đảm bảo nó vẫn hoạt động ổn định khi bị "tấn công" bởi sóng điện từ từ các thiết bị khác. Thử nghiệm bức xạ cho máy in (30 MHz - 1 GHz) (Phát xạ) Thử nghiệm phóng tĩnh điện cho màn hình (Miễn nhiễm) Tiêu chuẩn thử nghiệm : Tiêu chuẩn quốc tế : CISPR 32— Phát xạ cho thiết bị đa...
Đọc thêm

Demo Project 2 : Debugging radiated emission for LED

Hình ảnh
  Gỡ lỗi EMC Cho Đèn LED 1. Giới thiệu Trong quá trình thiết kế và sản xuất thiết bị điện tử, đặc biệt là các sản phẩm chiếu sáng như đèn LED, đảm bảo  Tương thích điện từ (EMC)  là một bước quan trọng để sản phẩm vận hành ổn định và không gây nhiễu đến các thiết bị xung quanh. Việc kiểm soát phát xạ bức xạ giúp đảm bảo sản phẩm tuân thủ các tiêu chuẩn EMC quốc tế, tránh các rủi ro về pháp lý và kỹ thuật. Báo cáo này sẽ tập trung vào  quy trình gỡ lỗi EMC  cho mạch driver của đèn LED, đặc biệt là việc giảm thiểu  phát xạ bức xạ (Radiated Emission)  thông qua các kỹ thuật thiết kế tối ưu và giải pháp thực tế. 2. Mục tiêu Quy trình này nhằm hướng đến các mục tiêu cụ thể sau: Xác định các nguồn phát xạ EMI  chủ yếu trong mạch driver LED, bao gồm: Chân Drain của IC chuyển mạch. Đầu vào (Input) và đầu ra (Output) của mạch driver. Vùng xung quanh diode và mạch snubber. Đánh giá mức độ phát xạ bức xạ  của mạch LED theo tiêu chuẩn EMC hiện hành, đ...
Đọc thêm