EMC/EMI綜合解決方案與設計經驗分享
發布時間:2011-06-22 來源:電子元件技術網

隨著電氣電子技術的發展,家用電器產品日益普及和電子化,廣播電視、郵(you)電(dian)通(tong)訊(xun)和(he)計(ji)算(suan)機(ji)及(ji)其(qi)網(wang)絡(luo)的(de)日(ri)益(yi)發(fa)達(da),電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing)日(ri)益(yi)複(fu)雜(za)和(he)惡(e)化(hua),使(shi)我(wo)們(men)逐(zhu)漸(jian)關(guan)注(zhu)設(she)備(bei)的(de)工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing),日(ri)益(yi)關(guan)注(zhu)電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing)對(dui)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)的(de)影(ying)響(xiang),電(dian)氣(qi)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)(EMI)和電磁兼容性(EMC)的問題越來越受到工程師和生產企業的重視。電子元件技術網為幫助廣大工程師朋友解決在產品設計和應用中遇到的EMC/EMI問題,已成功舉辦了七屆電磁兼容技術研討會,邀請在EMC/EMI領域的專家講解其市場、技術趨勢和前沿應用,更有現場提問環節,與專家討論實際設計中遇到的EMC/EMI設計難題以及ESD防護。本期半月談將以往EMC/EMI研討會的技術精華進行了彙總。點擊報名參與最新一屆電磁兼容研討會:
第八屆電路保護與電磁兼容研討會.成都站 第九屆電路保護與電磁兼容研討會.西安站
在4月8日於深圳會展中心舉行的第七屆電路保護和電磁兼容研討會上,多家國內外領先的廠商發表了針對EMC/EMI的解決方案,下麵是各位專家演講內容實錄和演講資料的下載地址:
蘇州泰思特電子科技有限公司總工程師 趙陽博士:《電磁兼容問題綜合解決方案》(點擊下載演講PPT)
著名專家,社區好老師陶顯芳:《設計工程師 EMC 經驗分享 》(點擊下載演講PPT)
村田(中國)投資有限公司高級產品工程師範為俊:《改進手機靈敏度的 EMC 解決方案》(點擊下載演講PPT)
靜電防護(ESD)找到被保護對象很重要
第八屆電路保護與電磁兼容研討會.成都站 第九屆電路保護與電磁兼容研討會.西安站
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靜電防護(ESD)找到被保護對象很重要
“在設計電磁防護電路中,工程師要清楚的知道在係統裏要保護什麼?找到被保護的對象很重要,如何在10000個ge器qi件jian中zhong找zhao到dao哪na些xie是shi核he心xin的de,哪na些xie是shi容rong易yi受shou幹gan擾rao的de?當dang找zhao到dao了le被bei保bao護hu的de電dian路lu,就jiu要yao開kai始shi進jin行xing靜jing電dian分fen析xi,是shi哪na種zhong靜jing電dian讓rang它ta失shi效xiao的de?是shi什shen麼me原yuan因yin?分fen析xi完wan種zhong種zhong原yuan因yin後hou就jiu要yao進jin行xing靜jing電dian防fang護hu措cuo施shi,選xuan用yong對dui應ying的de器qi件jian。” 趙陽博士在電磁兼容問題綜合解決方案中提到。
傳導性ESD防護:對靜電電流在電路中防護主要使用一些保護器件,在敏感器件前端構成保護電路,引導或耗散電流。此類保護器件有:陶瓷電容,壓敏電阻,TVS管等。
輻射性ESD防護:對dui於yu靜jing電dian產chan生sheng的de場chang對dui敏min感gan電dian路lu產chan生sheng影ying響xiang,防fang護hu方fang法fa主zhu要yao是shi盡jin量liang減jian少shao場chang的de產chan生sheng和he能neng量liang,通tong過guo結jie構gou的de改gai善shan增zeng加jia防fang護hu能neng力li,對dui敏min感gan線xian路lu實shi施shi保bao護hu。對dui場chang的de保bao護hu通tong常chang比bi較jiao困kun難nan,在zai改gai良liang實shi踐jian中zhong探tan索suo出chu了le一yi種zhong叫jiao做zuo等deng位wei體ti的de方fang法fa。通tong過guo有you效xiao地di架jia接jie,是shi殼ke體ti形xing成cheng電dian位wei相xiang同tong體ti,抑yi製zhi放fang電dian。事shi實shi證zheng明ming此ci種zhong方fang式shi有you效xiao易yi於yu實shi施shi。
防護靜電的一般方法(前三條是針對直接放電,後兩條是針對關聯場的耦合)
- 減少靜電的積累;
- 使產品絕緣,防止靜電發生;
- 對敏感線路提供支路分流靜電電流;
- 對放電區域的電路進行屏蔽;
- 減少環路麵積以保護電路免受靜電放電產生的磁場的影響。
從電磁感應認識開始電磁兼容設計
社區好老師陶顯芳老師認為:一個好的電子產品,除了產品自身的功能以外,電路設計(ECD)和電磁兼容設計(EMCD)的(de)技(ji)術(shu)水(shui)平(ping),對(dui)產(chan)品(pin)的(de)質(zhi)量(liang)和(he)技(ji)術(shu)性(xing)能(neng)指(zhi)標(biao)起(qi)到(dao)非(fei)常(chang)關(guan)鍵(jian)的(de)作(zuo)用(yong)。很(hen)多(duo)人(ren)從(cong)事(shi)電(dian)子(zi)線(xian)路(lu)設(she)計(ji)的(de)時(shi)候(hou),都(dou)是(shi)從(cong)認(ren)識(shi)電(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)件(jian)開(kai)始(shi),但(dan)從(cong)事(shi)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)設(she)計(ji)的(de)時(shi)候(hou)卻(que)無(wu)從(cong)下(xia)手(shou)。實(shi)際(ji)上(shang)從(cong)事(shi)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)設(she)計(ji)是(shi)從(cong)電(dian)磁(ci)場(chang)理(li)論(lun)開(kai)始(shi),即(ji)從(cong)電(dian)磁(ci)感(gan)應(ying)認(ren)識(shi)開(kai)始(shi)…
試想一下,多個電子設備在同一空間工作時,在其周圍會產生一定強度的電磁場,在場或者人為的作用下,各種幹擾會通過傳導、輻射等途徑對設備進行幹擾,使得係統變得不穩定,甚至出現死機現象——罪魁禍首是電磁幹擾。
電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)普(pu)遍(bian)存(cun)在(zai)於(yu)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin),不(bu)僅(jin)是(shi)設(she)備(bei)之(zhi)間(jian)的(de)相(xiang)互(hu)影(ying)響(xiang),同(tong)時(shi)也(ye)存(cun)在(zai)於(yu)元(yuan)件(jian)與(yu)元(yuan)件(jian)之(zhi)間(jian),係(xi)統(tong)與(yu)係(xi)統(tong)之(zhi)間(jian),其(qi)主(zhu)要(yao)的(de)兩(liang)種(zhong)途(tu)徑(jing)為(wei)傳(chuan)導(dao)幹(gan)擾(rao)和(he)輻(fu)射(she)幹(gan)擾(rao),而(er)傳(chuan)導(dao)幹(gan)擾(rao)又(you)細(xi)分(fen)為(wei)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)差(cha)模(mo)幹(gan)擾(rao)。引(yin)起(qi)幹(gan)擾(rao)的(de)原(yuan)因(yin)種(zhong)類(lei)複(fu)雜(za),其(qi)核(he)心(xin)為(wei)靜(jing)電(dian)放(fang)電(dian)幹(gan)擾(rao)。如(ru)何(he)確(que)保(bao)係(xi)統(tong)的(de)穩(wen)定(ding)工(gong)作(zuo)而(er)不(bu)受(shou)外(wai)界(jie)影(ying)響(xiang)?下(xia)麵(mian)是(shi)電(dian)子(zi)元(yuan)件(jian)技(ji)術(shu)網(wang)為(wei)你(ni)整(zheng)理(li)的(de)“三步走”法則,為徹底解決靜電放電幹擾提供必要的寶典,以提高設計效率。
降低輻射幹擾的三大對策
1、一個是屏蔽,另一個是減小各個電流回路的麵積(磁場幹擾),和帶電導體的麵積及長度(電場幹擾)。
2、當dang載zai流liu體ti的de長chang度du正zheng好hao等deng於yu幹gan擾rao信xin號hao四si分fen之zhi一yi波bo長chang的de整zheng數shu倍bei的de時shi候hou,幹gan擾rao信xin號hao會hui在zai電dian路lu中zhong產chan生sheng諧xie振zhen,這zhe時shi輻fu射she幹gan擾rao最zui強qiang,這zhe種zhong情qing況kuang應ying盡jin量liang避bi免mian。
3、磁ci場chang輻fu射she幹gan擾rao主zhu要yao是shi流liu過guo高gao頻pin電dian流liu回hui路lu產chan生sheng的de磁ci通tong竄cuan到dao接jie收shou回hui路lu中zhong產chan生sheng的de,因yin此ci,要yao盡jin量liang減jian小xiao流liu過guo高gao頻pin電dian流liu回hui路lu的de麵mian積ji和he接jie收shou回hui路lu的de麵mian積ji。
常見EMI抑製方式
目前對於EMI的常見抑製方式包括屏蔽法(Shielding)、擴展頻譜法(Spread Spectrum)、使用濾波器(Filter)等,以及透過整合接地、布線、搭接等層麵來防治。
電磁屏蔽法大部份是用來屏蔽300MHz以(yi)上(shang)的(de)電(dian)磁(ci)噪(zao)聲(sheng),此(ci)外(wai),運(yun)用(yong)遮(zhe)蔽(bi)複(fu)合(he)材(cai)料(liao)也(ye)是(shi)常(chang)見(jian)的(de)手(shou)法(fa),例(li)如(ru)手(shou)機(ji)就(jiu)常(chang)見(jian)以(yi)真(zhen)空(kong)電(dian)鍍(du)方(fang)式(shi),在(zai)塑(su)料(liao)殼(ke)內(nei)部(bu)布(bu)滿(man)一(yi)層(ceng)如(ru)鎳(nie)之(zhi)類(lei)的(de)屏(ping)蔽(bi)材(cai)質(zhi),藉(ji)此(ci)隔(ge)絕(jue)電(dian)磁(ci)波(bo)發(fa)散(san)。
擴展頻譜法則是用來將時鍾(Clock)的信號展頻,使其峰值(Peak)信號波形振幅減低來降低信號的峰值位準,目前有些BIOS已提供內建的擴頻功能,可讓用戶自行設定。餘曉錡指出,使用擴頻法需要在信號失真度和EMI減弱程度之間取得平衡,一般是取1%~1.5%,若超過3%通常就會讓信號過於失真而不可行。
濾波器或濾波回路的使用因為成本低廉且SMD(表麵黏著)製程的加工需求,所以最為一般設計工程師采用。濾波器的使用機會和模式根據不同防治需求來決定,例如大電流的Bead可用在電源電路的路徑(Power Trace)上;一般的Bead可用來抑製某特定頻率的噪聲信號;CMF則用來抑製USB、1394、LVDS等差模線路的噪聲幅射問題。
不過,對於EMI的抑製有諸多解決方式,必須因時因地製宜選擇,隻要有效就是好的防製方法,並沒有哪一種特定方式特別勝出。
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幅射傳導EMI棘手問題,解決方式歸納出下列幾種:
1. 在幹擾源加LC濾波回路。
2. 在I/O端加上DeCap by pass to Ground, 把噪聲導入大地。
3. 用遮蔽隔離(Shielding)的方式把電磁波包覆在遮蔽罩內。
4. 盡量將PCB的地麵積擴張。
5. 產品內部盡量少使用扁平電纜或實體線。
6. 產品內部的實體線盡量做成絞線以抑製噪聲幅射,同時在扁平電纜的I/O端加上DeCap。
7. 在差模信號線的始端或末端加上共模濾波器(Common Mode Filter)。
8. 遵循一定的模擬和數字布線原則。
此外,EMI的(de)形(xing)成(cheng)又(you)可(ke)分(fen)為(wei)共(gong)模(mo)幅(fu)射(she)和(he)差(cha)模(mo)幅(fu)射(she)兩(liang)類(lei)。共(gong)模(mo)幅(fu)射(she)包(bao)括(kuo)共(gong)地(di)阻(zu)抗(kang)之(zhi)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)和(he)電(dian)磁(ci)場(chang)對(dui)導(dao)線(xian)的(de)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao),前(qian)者(zhe)是(shi)因(yin)噪(zao)聲(sheng)產(chan)生(sheng)源(yuan)與(yu)受(shou)害(hai)電(dian)路(lu)間(jian)共(gong)享(xiang)同(tong)一(yi)接(jie)地(di)電(dian)阻(zu)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao),解(jie)決(jue)方(fang)法(fa)可(ke)藉(ji)由(you)實(shi)行(xing)地(di)的(de)切(qie)割(ge)來(lai)必(bi)免(mian)共(gong)地(di)幹(gan)擾(rao)問(wen)題(ti);後者則為高電磁能量所形成的電磁場對設備間之配線所造成的幹擾,可藉由遮蔽隔離的因應方法來處理場對線的幹擾問題。
至zhi於yu差cha模mo幅fu射she,常chang見jian的de是shi導dao線xian對dui導dao線xian的de差cha模mo幹gan擾rao,幹gan擾rao途tu徑jing為wei某mou一yi導dao線xian內nei的de幹gan擾rao噪zao聲sheng感gan染ran到dao其qi他ta導dao線xian而er饋kui入ru受shou害hai電dian路lu,屬shu於yu近jin場chang幹gan擾rao的de一yi種zhong,可ke藉ji由you加jia寬kuan線xian與yu線xian之zhi間jian的de距ju離li來lai處chu理li此ci類lei幹gan擾rao問wen題ti。
關於改進手機靈敏度的EMC 的四大解決方案
改進手機靈敏度的EMC 的四大解決方案
在《改進手機靈敏度的 EMC 解決方案 》中村田專家提出:電子產品現在是高性能化發展,這就導致了電子設備裏麵很複雜的變化。比如說手機,它的IC工作電壓越來越低,能量越來越小,智能手機,包括PC,無(wu)線(xian)電(dian)路(lu),會(hui)出(chu)現(xian)一(yi)個(ge)相(xiang)關(guan)的(de)幹(gan)擾(rao)。第(di)三(san)個(ge)就(jiu)是(shi)接(jie)口(kou)通(tong)訊(xun)的(de)速(su)度(du)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)。第(di)四(si)個(ge)是(shi)汽(qi)車(che)應(ying)用(yong)中(zhong)電(dian)子(zi)控(kong)製(zhi)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)。這(zhe)些(xie)都(dou)導(dao)致(zhi)我(wo)們(men)的(de)電(dian)子(zi)版(ban)變(bian)得(de)越(yue)來(lai)越(yue)複(fu)雜(za),也(ye)就(jiu)使(shi)得(de)我(wo)們(men)的(de)方(fang)法(fa)變(bian)得(de)越(yue)來(lai)越(yue)重(zhong)要(yao)。我(wo)們(men)相(xiang)信(xin)這(zhe)種(zhong)變(bian)化(hua)本(ben)身(shen)在(zai)不(bu)斷(duan)變(bian)化(hua)之(zhi)後(hou),產(chan)生(sheng)的(de)需(xu)求(qiu)會(hui)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)。
在《改進手機靈敏度的 EMC 解決方案 》中村田專家提出:電子產品現在是高性能化發展,這就導致了電子設備裏麵很複雜的變化。比如說手機,它的IC工作電壓越來越低,能量越來越小,智能手機,包括PC,無(wu)線(xian)電(dian)路(lu),會(hui)出(chu)現(xian)一(yi)個(ge)相(xiang)關(guan)的(de)幹(gan)擾(rao)。第(di)三(san)個(ge)就(jiu)是(shi)接(jie)口(kou)通(tong)訊(xun)的(de)速(su)度(du)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)。第(di)四(si)個(ge)是(shi)汽(qi)車(che)應(ying)用(yong)中(zhong)電(dian)子(zi)控(kong)製(zhi)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)。這(zhe)些(xie)都(dou)導(dao)致(zhi)我(wo)們(men)的(de)電(dian)子(zi)版(ban)變(bian)得(de)越(yue)來(lai)越(yue)複(fu)雜(za),也(ye)就(jiu)使(shi)得(de)我(wo)們(men)的(de)方(fang)法(fa)變(bian)得(de)越(yue)來(lai)越(yue)重(zhong)要(yao)。我(wo)們(men)相(xiang)信(xin)這(zhe)種(zhong)變(bian)化(hua)本(ben)身(shen)在(zai)不(bu)斷(duan)變(bian)化(hua)之(zhi)後(hou),產(chan)生(sheng)的(de)需(xu)求(qiu)會(hui)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)。
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電子產品市場、安規與測試趨勢
“電磁兼容標準其實IEC分基礎標準、通用標準和產品標準三大類。基礎標準分為發射標準和抗擾度標準。通用標準將環境分為A、B兩大類,A類屬於工業區,B類就是民用,因此我們應該清楚哪個才是你真正要達到的指標。對於某種產品,如果既沒有產品EMC標準,又沒有適用的產品類EMC標準,則應采用通用EMC標準。一個產品標準優先采用,然後是產品類標準你去接近考核。對某種產品如果我們沒EMC標準又沒有適當的產品類標準,就用通用的標準。”全國無線電幹擾標準化技術委員會秘書長 壽建霞在電路保護與電磁兼容.上海站介紹了最新的國際、國內電磁兼容標準的動態,最近的發展情況和檢測行業的情況,涉及到行業協會、國家標準化委員會、試驗室認可的所有有關電磁兼容的問題。
在電路保護與電磁兼容.成都站,電子元件技術網還要請到了歐洲EMC技術和標準專家 Dr.Gerd Jeromin重點講解歐洲無線電和通信設備的EMC挑戰、係統解決思路和辦法、歐洲標準與檢測等EMC技術熱點。點擊觀看:EMC 標準與無線通信設備規劃與應用趨勢。
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TOP1 電磁兼容問題綜合解決方案
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TOP2 電子產品市場、安規與測試趨勢
TOP3 ESD、EMI、EMC 設計
TOP4 改進手機靈敏度的 EMC 解決方案
TOP5 數字電子產品的EMC解決方案
TOP6 電子設備輻射電磁幹擾噪聲全麵優化解決方案
TOP7 電磁兼容仿真與電子電路設計
TOP8 電子設備係統EMC趨勢
TOP9 EMI濾波設計要點與技巧
TOP10 內部係統的電磁兼容及解決方案
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