完美的EMC電路設計攻略之:遵循三大規律、三個要素
發布時間:2012-11-09 責任編輯:abbywang
【導讀】產品上市周期短,EMC測試遲遲不通過,令很多工程師“一夜愁白了頭發”。本期大講台,我們為大家分享EMC三個規律和EMC問題三要素,會使得EMC問題變的有規可循,堅持EMC的規律使得解決EMC問題省時省力,事半功倍。
在進行電子設計方案過程中需要工程師在設計之初就進行嚴格把關!在產品結構方案設計階段,主要針對產品需要滿足EMC法規標準,對產品采用什麼屏蔽設計方案、選(xuan)擇(ze)什(shen)麼(me)屏(ping)蔽(bi)材(cai)料(liao),以(yi)及(ji)材(cai)料(liao)的(de)厚(hou)度(du)提(ti)出(chu)設(she)計(ji)方(fang)案(an),另(ling)外(wai)對(dui)屏(ping)蔽(bi)體(ti)之(zhi)間(jian)的(de)搭(da)接(jie)設(she)計(ji),縫(feng)隙(xi)設(she)計(ji)考(kao)慮(lv),同(tong)時(shi)重(zhong)點(dian)考(kao)慮(lv)接(jie)口(kou)連(lian)接(jie)器(qi)與(yu)結(jie)構(gou)件(jian)的(de)配(pei)合(he)。
一、EMC設計的三大規律
規律一、EMC費效比關係規律: EMC問題越早考慮、越早解決,費用越小、效果越好。
在新產品研發階段就進行EMC設計,比等到產品EMC測試不合格才進行改進,費用可以大大節省,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。
經驗告訴我們,在功能設計的同時進行EMC設計,到樣板、樣機完成則通過EMC測試,是最省時間和最有經濟效益的。相反,產品研發階段不考慮EMC,投產以後發現EMC不合格才進行改進,非但技術上帶來很大難度、而且返工必然帶來費用和時間的大大浪費,甚至由於涉及到結構設計、PCB設計的缺陷,無法實施改進措施,導致產品不能上市。
規律二、高頻電流環路麵積S越大, EMI輻射越嚴重。
高gao頻pin信xin號hao電dian流liu流liu經jing電dian感gan最zui小xiao路lu徑jing。當dang頻pin率lv較jiao高gao時shi,一yi般ban走zou線xian電dian抗kang大da於yu電dian阻zu,連lian線xian對dui高gao頻pin信xin號hao就jiu是shi電dian感gan,串chuan聯lian電dian感gan引yin起qi輻fu射she。電dian磁ci輻fu射she大da多duo是shiEUT被測設備上的高頻電流環路產生的,最惡劣的情況就是開路之天線形式。對應處理方法就是減少、減短連線,減小高頻電流回路麵積,盡量消除任何非正常工作需要的天線,如不連續的布線或有天線效應之元器件過長的插腳。
減少輻射騷擾或提高射頻輻射抗幹擾能力的最重要任務之一,就是想方設法減小高頻電流環路麵積S。
規律三、環路電流頻率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幹擾能力的最重要途徑之二,就是想方設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電路設計攻略之:遵循三大規律、三個要素
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第二講: 完美的EMC電路設計攻略之:元器件選型(上)
http://m.0-fzl.cn/art/artinfo/id/80019044
第三講: 完美的EMC電路設計攻略之:元器件選型(下)
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第四講:完美的EMC電路設計攻略之:PCB設計要點
http://m.0-fzl.cn/art/artinfo/id/80019232
第五講:完美的EMC電路設計攻略之:EMC工程師必備技能
http://m.0-fzl.cn/art/artinfo/id/80019322
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二、EMC問題三要素
開關電源及數字設備由於脈衝電流和電壓具有很豐富的高頻諧波,因此會產生很強的輻射。電磁幹擾包括輻射型(高頻) EMI、傳導型(低頻)EMI,即產生EMC問題主要通過兩個途徑:一個是空間電磁波幹擾的形式;另一個是通過傳導的形式,換句話說,產生EMC問題的三個要素是:電磁幹擾源、耦合途徑、敏感設備。輻射幹擾主要通過殼體和連接線以電磁波形式汙染空間電磁環境;傳導幹擾是通過電源線騷擾公共電網或通過其他端子(如:射頻端子,輸入端子)影響相連接的設備。
傳導、輻射
騷擾源--------------------(途徑)-------------------- 敏感受體
近場耦合
例如 IT、AV設備,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、本機振蕩電路產生;
2) 開關電源的開關脈衝及高次諧波,同步信號方波及高頻諧波,行掃描顯像電路產生的行、場信號及高頻諧波;
3) 數字電路工作需要的各種時鍾信號及高頻諧波、以及它們的組合,各種時鍾如CPU芯片工作時鍾、MPEG解碼器工作時鍾、視頻同步時鍾(27MHz,16.9344MHz ,40.5MHz)等;
4) 數字信號方波及高頻諧波,晶振產生的高次諧波,非線性電路現象(非線性失真、互調、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、過衝、振鈴,電路設計存在的寄生頻率點。
6) 對於敏感受體通過耦合途徑接受的外部騷擾包括浪湧、快速脈衝群、靜電、電壓跌落、電壓變化和各種電磁場。
電磁騷擾的特性:
1. 單位脈衝的頻譜最寬;
2. 頻譜中低頻含量取決於脈衝的麵積,高頻分量取決於脈衝前後沿的陡度;
3. 晶體振蕩電平必須滿足一定幅度, 數字電路才能按一定的時序工作,使晶振產生的騷擾呈現覆蓋帶寬、騷擾電平高的特點;
4. 收發天線極化、方向特性相同時,EMI輻射和接受最嚴重;收發天線麵積越大, EMI危害逾大;
5. 騷擾途徑:輻射,傳導,耦合和輻射、傳導、耦合的組合。
6. 電源線傳導騷擾主要由共模電流產生;
7. 輻射騷擾主要由差模電流形成的環路產生。
下一期大講台,我們會分享EMC元器件正確選型及應用技巧。
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