TOPIC 3 : CAPACITIVE COUPLING

Electric Field Coupling in EMC

  1. Two-Conductor Model


    Consider two conductors:

    • The first conductor carries a voltage V₁.
    • The second conductor is connected to a load with impedance R₂ and has a voltage V₂.

    Each conductor has a parasitic capacitance to ground, denoted as C₁g and C₂g. In addition, there is mutual capacitance C₁₂ between the two conductors, which causes capacitive coupling.2

  2. Mechanism of Capacitive Coupling
    When there is a voltage difference between the two conductors, an electric field is formed. The electric field lines connecting the first conductor to the second conductor create mutual capacitance C₁₂, allowing part of the signal from V₁ to couple to V₂.

    In an ideal scenario without crosstalk, V₂ would not be influenced by V₁. However, in reality, the existence of C₁₂ leads to unintended signal transfer between the conductors.

  3. Impact of Load Impedance



    The level of coupling depends on both the value of C₁₂ and the impedance of the receiving circuit. The higher the impedance R₂, the greater the voltage developed across it due to capacitive coupling.

    At lower frequencies, the impact of capacitive coupling can be minimized by reducing the impedance of the receiving circuit. This technique helps suppress unwanted electric field coupling in practical EMC designs.

  4. Conclusion
    Understanding capacitive coupling is essential for optimizing PCB layout and circuit design. By controlling parasitic capacitance and adjusting circuit impedance, engineers can effectively mitigate unwanted electric field coupling and improve signal integrity.

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

Ghép nối trường điện trong EMC

  1. Mô hình hai dây dẫn
    Xét hai dây dẫn:

    • Dây thứ nhất mang điện áp V₁.
    • Dây thứ hai nối với tải có trở kháng R₂ và có điện áp V₂.

    Mỗi dây dẫn đều có điện dung ký sinh với mặt đất, lần lượt là C₁g và C₂g. Giữa hai dây còn tồn tại điện dung hỗ cảm C₁₂, chính yếu tố này tạo ra sự ghép nối điện dung giữa hai dây.

  2. Cơ chế ghép nối điện dung
    Khi có chênh lệch điện áp giữa hai dây dẫn, một trường điện được hình thành. Các đường sức điện nối từ dây thứ nhất sang dây thứ hai tạo ra một điện dung tương hỗ C₁₂, làm cho tín hiệu từ V₁ có thể ảnh hưởng đến V₂.

    Trong điều kiện lý tưởng không có hiện tượng nhiễu xuyên âm (crosstalk), V₂ sẽ không chịu ảnh hưởng từ V₁. Tuy nhiên, trên thực tế, sự tồn tại của C₁₂ dẫn đến hiện tượng truyền tín hiệu không mong muốn giữa hai dây dẫn.

  3. Ảnh hưởng của trở kháng tải


    Mức độ ghép nối phụ thuộc vào cả giá trị của C₁₂ và trở kháng của mạch tiếp nhận. Khi trở kháng R₂ càng cao, điện áp xuất hiện do ghép nối điện dung càng lớn.

    Ở tần số thấp, tác động của ghép nối điện dung có thể được giảm thiểu bằng cách giảm trở kháng của mạch tiếp nhận. Đây là một kỹ thuật hữu ích để hạn chế ghép nối trường điện trong thiết kế EMC thực tế.

  4. Kết luận
    Hiểu rõ về ghép nối điện dung giúp tối ưu hóa bố trí PCB và thiết kế mạch. Bằng cách kiểm soát điện dung ký sinh và điều chỉnh trở kháng mạch, kỹ sư có thể giảm thiểu nhiễu điện trường không mong muốn và cải thiện tính toàn vẹn tín hiệu.

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