EMC電磁兼容設計19個(gè)必看的知識點(diǎn)

隨著(zhù)科技的飛速發(fā)展，電磁環(huán)境日益復雜，隨之而來(lái)的電磁干擾問(wèn)題日益嚴峻，成為了電子設備設計中不可忽視的挑戰。在如此惡劣的電磁環(huán)境背景下，設備間的電磁干擾不僅會(huì )導致性能下滑，甚至威脅信息安全，因此，確保電子設備能在復雜電磁環(huán)境中既能避免干擾他人，又能免受干擾正常運作，便顯得至關(guān)重要。這就要求從設計的初步階段就必須融入電磁兼容性考慮，從結構到技術(shù)，全方位打造電磁兼容的設計理念。

1、為什么要對產(chǎn)品做電磁兼容設計？

滿(mǎn)足產(chǎn)品功能要求、減少調試時(shí)間，使產(chǎn)品滿(mǎn)足電磁兼容標準的要求，不會(huì )對系統中的其它設備產(chǎn)生電磁干擾。

2、對產(chǎn)品做電磁兼容設計可以從哪幾個(gè)方面進(jìn)行？

電路設計（包括器件選擇）、軟件設計、線(xiàn)路板設計、屏蔽結構、信號線(xiàn)/電源線(xiàn)濾波、電路的接地方式設計。3、在電磁兼容領(lǐng)域，為什么總是用分貝（dB）的單位描述？

因為要描述的幅度和頻率范圍都很寬，在圖形上用對數坐標更容易表示，而dB 就是用對數表示時(shí)的單位。

4、EMC基礎知識從哪里學(xué)起？

關(guān)于EMC需要首先了解一下EMC方面的標準，如GBT17626系列，GBT9254,GB4824等，以及簡(jiǎn)單測試原理，另外需要了解EMI元器件的使用，如電容，磁珠，差模電感，共模電感等，在PCB層面需要了解PCB的布局、層疊結構、高速布線(xiàn)對EMC的影響以及一些規則。還有一點(diǎn)就是對出現EMC問(wèn)題需要掌握一些分析與解決思路。這些今后是作為一個(gè)硬件人員必須掌握的基本知識！

5、電磁兼容設計基本原則

在大多數情況下，電路的基本元件滿(mǎn)足電磁特性的程度將決定著(zhù)功能單元和最后設備滿(mǎn)足電磁兼容性的程度。選擇合適的電磁元件的主要準則包括帶外特性和電路裝配技術(shù)。因為是否能實(shí)現電磁兼容性，往往是由遠離基頻的元件響應特性來(lái)決定的。而在許多情況下，電路裝配又決定著(zhù)帶外響應（例如引線(xiàn)長(cháng)度）和不同電路元件之間互相耦合的程度。

具體規則是：

⑴在高頻時(shí)，和引線(xiàn)型電容器相比，應優(yōu)先進(jìn)用引線(xiàn)電感小的穿心電容器或支座電容器來(lái)濾波。

⑵在必須使用引線(xiàn)式電容時(shí)，應考慮引線(xiàn)電感對濾波效率的影響。

⑶鋁電解電容器可能發(fā)生幾微秒的暫時(shí)性介質(zhì)擊穿，因而在紋波很大或有瞬變電壓的電路里，應該使用固體電容器。

⑷使用寄生電感和電容量小的電阻器。片狀電阻器可用于超高頻段。

⑸大電感寄生電容大，為了提高低頻部分的插損，不要使用單節濾波器，而應該使用若干小電感組成的多節濾波器。

⑹使用磁芯電感要注意飽和特性，特別要注意高電平脈沖會(huì )降低磁芯電感的電感量和在濾波器電路中的插損。

⑺盡量使用屏蔽的繼電器并使屏蔽殼體接地。

⑻選用有效地屏蔽、隔離的輸入變壓器。

⑼用于敏感電路的電源變壓器應該有靜電屏蔽，屏蔽殼體和變壓器殼體都應接地。

⑽設備內部的互連信號線(xiàn)必須使用屏蔽線(xiàn)，以防它們之間的騷擾耦合。

⑾為使每個(gè)屏蔽體都與各自的插針相連，應選用插針足夠多的插頭座。

6、方波脈沖驅動(dòng)電感傳感器的問(wèn)題

1）信號測試過(guò)程中，盡量在屏蔽環(huán)境下進(jìn)行，如果不便的話(huà)，至少要屏蔽傳感器和前級。

2 )測試過(guò)程中盡量使用差分探頭，或至少要盡可能減短探頭的接地線(xiàn)長(cháng)度。這樣能減少測試誤差。

3）你的電路實(shí)際工作頻率并不太高，可以通過(guò)布線(xiàn)減少振鈴。為了噪聲特性更好，應當考慮共模信號的抑制問(wèn)題，必要時(shí)插入共扼電抗器，同時(shí)注意整個(gè)工作環(huán)境中的開(kāi)關(guān)電源噪聲，以及避免電源耦合。

4）如果傳感器允許，可以使用電流放大模式，這有利于提高速度，降低噪聲。模擬開(kāi)關(guān)盡量放到前置放大器之后，盡管多了一路前放，但性能提高不少，而且降低調試難度。

5）如果十分介意波形，考慮額外的頻率補償。如果僅僅是數字檢測，則應當降低工作頻率?？偠灾?，能低頻則低頻，能隔直則隔直。

6）注意AD轉換前的抗混疊濾波，以及軟件濾波，提高數據穩定性。

7、是否可用阻抗邊界（Impedance）方式設定？或者用類(lèi)似的分層阻抗 RLC阻?又或者使用designer設計電路和hfss協(xié)同作業(yè)？

集中電阻可以用RLC邊界實(shí)現；如果是薄膜電阻，可以用面阻抗或阻抗編輯實(shí)現。

8、我現在在對外殼有一圈金屬裝飾件的機器做靜電測試，測試中遇到：接觸放電4k時(shí)32k晶振沒(méi)問(wèn)題，空氣放電8k停振的問(wèn)題，如何處理？

有金屬的話(huà)，空氣放電和接觸放電效果差不多，建議你在金屬支架上噴絕緣漆試試。

9、PCB設計中差分信號線(xiàn)中間可否加地線(xiàn)？

差分信號中間一般是不能加地線(xiàn)。因為差分信號的應用原理最重要的一點(diǎn)便是利用差分信號間相互耦合(coupling)所帶來(lái)的好處，如flux cancellation，抗噪聲(noise immunity)能力等。若在中間加地線(xiàn)，便會(huì )破壞耦合效應。

10、適當選擇PCB與外殼接地的點(diǎn)的原則是什么？

選擇PCB與外殼接地點(diǎn)選擇的原則是利用chassis ground提供低阻抗的路徑給回流電流(returning current)及控制此回流電流的路徑。例如，通常在高頻器件或時(shí)鐘產(chǎn)生器附近可以借固定用的螺絲將PCB的地層與chassis ground做連接，以盡量縮小整個(gè)電流回路面積，也就減少電磁輻射。

11、PCB設計時(shí)，怎樣通過(guò)安排迭層來(lái)減少EMI問(wèn)題？

首先，EMI要從系統考慮，單憑PCB無(wú)法解決問(wèn)題。層疊對EMI來(lái)講，我認為主要是提供信號最短回流路徑，減小耦合面積，抑制差模干擾。另外地層與電源層緊耦合，適當比電源層外延，對抑制共模干擾有好處。

12、請問(wèn)怎樣才能去除IC中的電磁干擾?

IC受到的電磁干擾，主要是來(lái)自靜電（ESD）。解決IC免受ESD干擾，一方面在布板時(shí)候要考慮ESD（以及EMI）的問(wèn)題，另一方面要考慮增加器件進(jìn)行ESD保護。目前有兩種器件 ：壓敏電阻（Varistor）和瞬態(tài)電壓抑制器TVS（Transient Voltage Suppressor）。前者由氧化鋅構成，響應速度相對慢，電壓抑制相對差，而且每受一次ESD沖擊，就會(huì )老化， 直到失效。而TVS是半導體制成，響應速度快，電壓抑制好，可以無(wú)限次使用。從成本角度看，壓敏電阻成本要比TVS低。

13、PCB設計中如何解決高速布線(xiàn)與EMI的沖突？

因EMI所加的電阻電容或ferrite bead， 不能造成信號的一些電氣特性不符合規范。 所以， 最好先用安排走線(xiàn)和PCB疊層的技巧來(lái)解決或減少EMI的問(wèn)題， 如高速信號走內層。 最后才用電阻電容或ferrite bead的方式， 以降低對信號的傷害。

14、PCB設計中如何盡可能的達到EMC要求，又不致造成太大的成本壓力？

PCB板上會(huì )因EMC而增加的成本通常是因增加地層數目以增強屏蔽效應及增加了ferrite bead、choke等抑制高頻諧波器件的緣故。除此之外，通常還是需搭配其它機構上的屏蔽結構才能使整個(gè)系統通過(guò)EMC的要求。以下僅就PCB板的設計技巧提供幾個(gè)降低電路產(chǎn)生的電磁輻射效應。

15、電磁干擾的方式有哪些？

電磁干擾的主要方式是傳導干擾、輻射干擾、共阻抗耦合、感應耦合。對這幾種途徑產(chǎn)生的干擾我們應采用的相應對策：傳導干擾采取濾波，輻射干擾采用屏蔽和接地等措施就能夠大大提高產(chǎn)品的抵抗電磁干擾的能力，也可以有效的降低對外界的電磁干擾。

16、如何布線(xiàn)？

電源線(xiàn)與回線(xiàn)盡可能靠近，最好的方法各走一面；為模擬電路提供一條零伏回線(xiàn)，信號線(xiàn)與回程線(xiàn)小與5：1；針對長(cháng)平行走線(xiàn)的串擾，增加其間距或在走線(xiàn)之間加一根零伏線(xiàn)；手工時(shí)鐘布線(xiàn)，遠離I/O電路，可考慮加專(zhuān)用信號回程線(xiàn)。

關(guān)鍵線(xiàn)路如復位線(xiàn)等接近地回線(xiàn); 為使串擾減至最小，采用雙面＃字型布線(xiàn)；高速線(xiàn)避免走直角; 強弱信號線(xiàn)分開(kāi)。

17、如何接地？

正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地；將數字電路與模擬電路分開(kāi)；盡量加粗接地線(xiàn)；將接地線(xiàn)構成閉環(huán)路。

18、如何進(jìn)行屏蔽處理？

改良電子設備中的電路設計，采用濾波器件、不同特性元器件分開(kāi)布局（局部增加屏蔽罩、粘貼金屬箔、也有采用金屬編織網(wǎng)等方法）；

在整個(gè)電子設備外殼就具有高電磁波發(fā)射能力的電路和器件周?chē)?，添加電磁波屏蔽罩、粘貼金屬箔、噴涂導電涂料、鍍一層導電金屬層、增加電磁波吸收材料。

19、如何進(jìn)行濾波處理？

選擇EMI信號濾波器濾除導線(xiàn)上工作不需要的高頻干擾成份，解決高頻電磁輻射與接收干擾。它要保證良好接地。分線(xiàn)路板安裝濾波器、貫通濾波器、連接器濾波器。從電路形式分，有單電容型、單電感型、L型、π型。π型濾波器通帶到阻帶的過(guò)渡性能最好，最能保證工作信號質(zhì)量。

選擇交直流電源濾波器抑制內外電源線(xiàn)上的傳導和輻射干擾，既防止EMI進(jìn)入電網(wǎng)，危害其它電路，又保護設備自身。它不衰減工頻功率。DM(差摸)干擾在頻率 < 1mhz時(shí)占主導地位。cm在=""> 1MHz時(shí)，占主導地位。

 使用鐵氧體磁珠安裝在元件的引線(xiàn)上，用作高頻電路的去耦，濾波以及寄生振蕩的抑制。

盡可能對芯片的電源去耦(1-100nF)，對進(jìn)入板極的直流電源及穩壓器和DC/DC轉換器的輸出進(jìn)行濾波(uF)。

電磁兼容測試找彭工136-9109-3503。