電子、電氣產(chǎn)品EMC的工程設計

中心議題：

• 電子、電氣產(chǎn)品EMC的工程設計

解決方案：

• 在電子、電氣產(chǎn)品設計初始階段進(jìn)行EMC設計
• 在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段建立規范的EMC設計體系
• 采用系統的電磁兼容性設計流程，評估、預測、分析、設計產(chǎn)品的EMC問(wèn)題

伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，芯片的速率和集成度的不斷提高，高密度電子組裝技術(shù)的進(jìn)一步廣泛采用，電子、電氣產(chǎn)品正向“輕、薄、短、小”和高功能化發(fā)展，由此產(chǎn)生的電磁騷擾所造成的危害也日益嚴重。保護電磁環(huán)境、防止電磁污染，正在引起各國政府以及有關(guān)國際組織的普遍關(guān)注。因此，電子、電氣產(chǎn)品電磁兼容性指標合格與否，便成為市場(chǎng)準入或市場(chǎng)流通的必要條件。譬如，進(jìn)入國內市場(chǎng)的產(chǎn)品，需要3C認證證書(shū)，進(jìn)入國內軍品市場(chǎng)的產(chǎn)品，需要GJB認證證書(shū)，進(jìn)入國際市場(chǎng)，需要相應的（EN、SAE、ANSI 、IEC等）認證證書(shū)。

目前，為了獲得電子、電氣產(chǎn)品相應的EMC測試認證證書(shū)，部分企業(yè)還在沿用著(zhù)測試-整改-測試的方法，進(jìn)行產(chǎn)品的EMC測試試驗。

殊不知，使用這種方法最終通過(guò)EMC認證測試合格的產(chǎn)品大多不是最佳方案，難以取得效果，相反還大大增加產(chǎn)品的重量和成本。而且，使用這種方法無(wú)法解決信號頻率與騷擾頻率一致時(shí)的問(wèn)題，還可能影響產(chǎn)品的安全性，使整改無(wú)效。譬如：

• 抑制傳導騷擾的超標，最常采用的是增加濾波器或在電源線(xiàn)、信號線(xiàn)上附加磁環(huán)的方法。但如果接地系統設計不理想，增加濾波器，可能會(huì )導致泄漏電流增加，從而影響產(chǎn)品的安全性能，或者影響產(chǎn)品的性能指標，使整改無(wú)效。
• 在電源線(xiàn)，信號線(xiàn)上附加濾波器或磁環(huán)，可能會(huì )造成信號線(xiàn)上的信號衰減，失真或串擾，使整改無(wú)效。
• 增加的濾波器越多，電路失真、短路的概率越大，抗浪涌、抗跌落的能力下降，重量和成本增加的也越多。

故而，電子、電氣產(chǎn)品的EMC問(wèn)題再也不能放在測試階段予以解決了，應該早在產(chǎn)品的設計開(kāi)發(fā)階段就要予以考慮。因為：產(chǎn)品的EMC是設計出來(lái)的，不是測試出來(lái)的！

在電子、電氣產(chǎn)品設計的初始階段，同時(shí)進(jìn)行EMC設計，不但可以把EMC問(wèn)題的大部分解決在設計定型之前，而且成本增加不會(huì )太大（如圖1所示）。

圖1
如果等到生產(chǎn)階段再去解決這些問(wèn)題，非但在技術(shù)上將帶來(lái)很大難度，而且還會(huì )造成人力、物力、財力和時(shí)間的極大浪費。

產(chǎn)品的EMC設計屬于早期預防，EMC的故障診斷和分析、整改屬于后期補救。產(chǎn)品出現EMC問(wèn)題常常難以避免，經(jīng)過(guò)前期的EMC設計，即使在后期的認證檢測中出現了問(wèn)題，問(wèn)題的數量和難度也比較小，比從來(lái)沒(méi)有經(jīng)過(guò)EMC設計的產(chǎn)品要強得多，所耗費的代價(jià)也要小得多。

而且后期補救的經(jīng)驗經(jīng)過(guò)不斷的總結，納入下一個(gè)產(chǎn)品的EMC設計中，形成良性循環(huán)，還可以使EMC設計的內容進(jìn)一步提高。

電磁兼容性（EMC）是一門(mén)以電磁場(chǎng)理論為基礎，包括信息、電工、電子、通信、材料、結構等學(xué)科的邊緣科學(xué)。也是一門(mén)實(shí)踐性比較強的學(xué)科。要完成電子、電氣產(chǎn)品的EMC，企業(yè)在產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)階段就需要建立一套規范的EMC設計體系。

采用一套系統的電磁兼容性設計流程，評估、預測、分析、設計產(chǎn)品的EMC問(wèn)題。從產(chǎn)品設計源頭的根本上解決EMC問(wèn)題，在研發(fā)流程中融入EMC設計理念，在產(chǎn)品設計的各個(gè)階段進(jìn)行EMC綜合設計，把可能出現的EMC 問(wèn)題放在研發(fā)前期進(jìn)行考慮，確保產(chǎn)品樣品出來(lái)后，能夠一次性通過(guò)EMC 試驗與認證，縮短產(chǎn)品的面市周期。

圖2 設計規則檢查表（節選）

目前比較成熟的EMC設計系統，主要采用設計規則檢查的方式（如圖2所示）。很重要的一點(diǎn)就是企業(yè)逐步建立和日益完善適合企業(yè)特定領(lǐng)域產(chǎn)品的設計規范，形成一整套的EMC設計規則（如圖3所示），來(lái)檢查核對產(chǎn)品設計開(kāi)發(fā)過(guò)程中的EMC執行情況。

圖3 設計規則集（節選）

在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，產(chǎn)品EMC設計主要經(jīng)歷總體規格方案設計、原理圖設計、PCB設計、箱體結構設計、產(chǎn)品試裝、摸底預測試、認證測試幾個(gè)階段。

在每個(gè)階段的各個(gè)技術(shù)環(huán)節都編制相應的EMC設計規則和EMC設計規范，指導產(chǎn)品EMC的工程設計。