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完美的EMC電路設(shè)計攻略之:遵循三大規(guī)律、三個要素

發(fā)布時間:2012-11-09 責任編輯:abbywang

【導(dǎo)讀】產(chǎn)品上市周期短,EMC測試遲遲不通過,令很多工程師“一夜愁白了頭發(fā)”。本期大講臺,我們?yōu)榇蠹曳窒鞥MC三個規(guī)律和EMC問題三要素,會使得EMC問題變的有規(guī)可循,堅持EMC的規(guī)律使得解決EMC問題省時省力,事半功倍。


在進行電子設(shè)計方案過程中需要工程師在設(shè)計之初就進行嚴格把關(guān)!在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案設(shè)計階段,主要針對產(chǎn)品需要滿足EMC法規(guī)標準,對產(chǎn)品采用什么屏蔽設(shè)計方案、選擇什么屏蔽材料,以及材料的厚度提出設(shè)計方案,另外對屏蔽體之間的搭接設(shè)計,縫隙設(shè)計考慮,同時重點考慮接口連接器與結(jié)構(gòu)件的配合。

一、EMC設(shè)計的三大規(guī)律

規(guī)律一、EMC費效比關(guān)系規(guī)律: EMC問題越早考慮、越早解決,費用越小、效果越好。

在新產(chǎn)品研發(fā)階段就進行EMC設(shè)計,比等到產(chǎn)品EMC測試不合格才進行改進,費用可以大大節(jié)省,效率可以大大提高;反之,效率就會大大降低,費用就會大大增加。
經(jīng)驗告訴我們,在功能設(shè)計的同時進行EMC設(shè)計,到樣板、樣機完成則通過EMC測試,是最省時間和最有經(jīng)濟效益的。相反,產(chǎn)品研發(fā)階段不考慮EMC,投產(chǎn)以后發(fā)現(xiàn)EMC不合格才進行改進,非但技術(shù)上帶來很大難度、而且返工必然帶來費用和時間的大大浪費,甚至由于涉及到結(jié)構(gòu)設(shè)計、PCB設(shè)計的缺陷,無法實施改進措施,導(dǎo)致產(chǎn)品不能上市。

規(guī)律二、高頻電流環(huán)路面積S越大, EMI輻射越嚴重。

高頻信號電流流經(jīng)電感最小路徑。當頻率較高時,一般走線電抗大于電阻,連線對高頻信號就是電感,串聯(lián)電感引起輻射。電磁輻射大多是EUT被測設(shè)備上的高頻電流環(huán)路產(chǎn)生的,最惡劣的情況就是開路之天線形式。對應(yīng)處理方法就是減少、減短連線,減小高頻電流回路面積,盡量消除任何非正常工作需要的天線,如不連續(xù)的布線或有天線效應(yīng)之元器件過長的插腳。

減少輻射騷擾或提高射頻輻射抗干擾能力的最重要任務(wù)之一,就是想方設(shè)法減小高頻電流環(huán)路面積S。

規(guī)律三、環(huán)路電流頻率f越高,引起的EMI輻射越嚴重,電磁輻射場強隨電流頻率f的平方成正比增大。

減少輻射騷擾或提高射頻輻射抗干擾能力的最重要途徑之二,就是想方設(shè)法減小騷擾源高頻電流頻率f,即減小騷擾電磁波的頻率f。

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第一講:完美的EMC電路設(shè)計攻略之:遵循三大規(guī)律、三個要素
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第三講: 完美的EMC電路設(shè)計攻略之:元器件選型(下)
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第四講:完美的EMC電路設(shè)計攻略之:PCB設(shè)計要點
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第五講:完美的EMC電路設(shè)計攻略之:EMC工程師必備技能
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二、EMC問題三要素

開關(guān)電源及數(shù)字設(shè)備由于脈沖電流和電壓具有很豐富的高頻諧波,因此會產(chǎn)生很強的輻射。電磁干擾包括輻射型(高頻) EMI、傳導(dǎo)型(低頻)EMI,即產(chǎn)生EMC問題主要通過兩個途徑:一個是空間電磁波干擾的形式;另一個是通過傳導(dǎo)的形式,換句話說,產(chǎn)生EMC問題的三個要素是:電磁干擾源、耦合途徑、敏感設(shè)備。輻射干擾主要通過殼體和連接線以電磁波形式污染空間電磁環(huán)境;傳導(dǎo)干擾是通過電源線騷擾公共電網(wǎng)或通過其他端子(如:射頻端子,輸入端子)影響相連接的設(shè)備。

                          傳導(dǎo)、輻射
    騷擾源--------------------(途徑)-------------------- 敏感受體
                          近場耦合

 例如 IT、AV設(shè)備,可能的騷擾源有:

1) FM接收機、TV接收機本機振蕩,基波及諧波由高頻頭、本機振蕩電路產(chǎn)生;
2) 開關(guān)電源的開關(guān)脈沖及高次諧波,同步信號方波及高頻諧波,行掃描顯像電路產(chǎn)生的行、場信號及高頻諧波;
3) 數(shù)字電路工作需要的各種時鐘信號及高頻諧波、以及它們的組合,各種時鐘如CPU芯片工作時鐘、MPEG解碼器工作時鐘、視頻同步時鐘(27MHz,16.9344MHz ,40.5MHz)等;
4) 數(shù)字信號方波及高頻諧波,晶振產(chǎn)生的高次諧波,非線性電路現(xiàn)象(非線性失真、互調(diào)、飽和失真、截止失真)等引起的無用信號、雜散信號;
5) 非正弦波波形,波形毛剌、過沖、振鈴,電路設(shè)計存在的寄生頻率點。
6) 對于敏感受體通過耦合途徑接受的外部騷擾包括浪涌、快速脈沖群、靜電、電壓跌落、電壓變化和各種電磁場。

電磁騷擾的特性:

1. 單位脈沖的頻譜最寬;
2. 頻譜中低頻含量取決于脈沖的面積,高頻分量取決于脈沖前后沿的陡度;
3. 晶體振蕩電平必須滿足一定幅度, 數(shù)字電路才能按一定的時序工作,使晶振產(chǎn)生的騷擾呈現(xiàn)覆蓋帶寬、騷擾電平高的特點;
4. 收發(fā)天線極化、方向特性相同時,EMI輻射和接受最嚴重;收發(fā)天線面積越大, EMI危害逾大;
5. 騷擾途徑:輻射,傳導(dǎo),耦合和輻射、傳導(dǎo)、耦合的組合。
6. 電源線傳導(dǎo)騷擾主要由共模電流產(chǎn)生;
7. 輻射騷擾主要由差模電流形成的環(huán)路產(chǎn)生。

下一期大講臺,我們會分享EMC元器件正確選型及應(yīng)用技巧。
 

 

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