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安規(guī)和EMC
日期:2025-05-07 07:14
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摘要:前言
經(jīng)常聽(tīng)到某些產(chǎn)品需要各種各樣的認(rèn)證,或者在產(chǎn)品標(biāo)簽上看到各種認(rèn)證的標(biāo)簽貼紙。例如,中國(guó)強(qiáng)制性的3C認(rèn)證,另有美國(guó)的UL、歐洲CE等。這些認(rèn)證既需要對(duì)產(chǎn)品的功能、性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)試,也需要對(duì)安規(guī)和EMC進(jìn)行測(cè)試。本文將講解安規(guī)和EMC的測(cè)試內(nèi)容,使工程師在設(shè)計(jì)時(shí),能夠有目的地設(shè)計(jì)。一個(gè)產(chǎn)品的安規(guī)和EMC問(wèn)題,不僅僅是PCB工程師的職責(zé),也是結(jié)構(gòu)工程師的職責(zé)(輻射發(fā)射、輻射抗擾度、靜電)。安規(guī)和EMC是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,不能僅靠在測(cè)試中整改,而應(yīng)貫穿需求分析、原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中。
何為安規(guī)、EMC
安...
前言
經(jīng)常聽(tīng)到某些產(chǎn)品需要各種各樣的認(rèn)證,或者在產(chǎn)品標(biāo)簽上看到各種認(rèn)證的標(biāo)簽貼紙。例如,中國(guó)強(qiáng)制性的3C認(rèn)證,另有美國(guó)的UL、歐洲CE等。這些認(rèn)證既需要對(duì)產(chǎn)品的功能、性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)試,也需要對(duì)安規(guī)和EMC進(jìn)行測(cè)試。本文將講解安規(guī)和EMC的測(cè)試內(nèi)容,使工程師在設(shè)計(jì)時(shí),能夠有目的地設(shè)計(jì)。一個(gè)產(chǎn)品的安規(guī)和EMC問(wèn)題,不僅僅是PCB工程師的職責(zé),也是結(jié)構(gòu)工程師的職責(zé)(輻射發(fā)射、輻射抗擾度、靜電)。安規(guī)和EMC是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,不能僅靠在測(cè)試中整改,而應(yīng)貫穿需求分析、原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中。
何為安規(guī)、EMC
安規(guī)主要是對(duì)產(chǎn)品**性方面的測(cè)試和要求,例如阻燃性、絕緣性、漏電、防塵防水等。
EMC(Electromagnetic Compatibility)電磁兼容性,指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行,并不對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁騷擾的能力。EMC=EMI(Electromagnetic Interference)電磁干擾+EMS(Electromagnetic Susceptibility)電磁抗干擾。如果是非高頻和射頻設(shè)備,EMC主要是電源方面的EMI(輻射 和傳導(dǎo))問(wèn)題。
設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備
《產(chǎn)品需求說(shuō)明書(shū)》:明確產(chǎn)品的功能、性能參數(shù)、安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和EMC標(biāo)準(zhǔn)。
安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)文件
EMC標(biāo)準(zhǔn)文件
上面是EMC的所有項(xiàng)目:
1.輻射RE(Radiated Emission):測(cè)試場(chǎng)地要求比較高,一般使用EMC暗室代替開(kāi)闊場(chǎng)地測(cè)量。EMC暗室只有地面為反射面,其他面都安裝吸波材料,測(cè)試時(shí),人員等不在暗室內(nèi),防止有干擾。輻射測(cè)量的信號(hào)在30MHz-1GHz。注意頻率,在150KHz~30MHz的干擾信號(hào)主要通過(guò)傳導(dǎo)泄漏,輻射量比較?。ㄔ蚴切盘?hào)波長(zhǎng)有關(guān))。
2.傳導(dǎo)CE(Conducted Emission):傳導(dǎo)測(cè)量信號(hào)頻率在150KHz-30MHz。試驗(yàn)前,接好所有線纜(電源、通信、IO等),待設(shè)備工作正常穩(wěn)定后,測(cè)試線纜上的傳導(dǎo)騷擾。
3.諧波(Harmonics):設(shè)備工作時(shí),向電網(wǎng)中傳輸?shù)碾娫锤叽沃C波的強(qiáng)度。難點(diǎn)
4.電源閃爍(Flickers):
5.靜電放電ESD(Electrostatic Discharge):包含直接放電和間接放電。直接放電時(shí)對(duì)產(chǎn)品直接打靜電,模擬的是人體和其他帶電設(shè)備對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行放電時(shí)的情況。直接放電分為:接觸放電、空氣放電。產(chǎn)品外殼是金屬部分的,需要放電槍直接接觸金屬部位,塑料外殼需要空氣放電。間接放電比較有意思,把設(shè)備放在水平耦合板和垂直耦合板間,放電槍在耦合板上接觸放電,這樣在耦合板上就會(huì)形成電場(chǎng),對(duì)設(shè)備進(jìn)行干擾。
6.輻射抗干擾RS(Radiated Susceptibility):在暗室,使用天線對(duì)設(shè)備進(jìn)行輻射發(fā)射,測(cè)試。
7.電快速瞬變脈沖群EFT/B:設(shè)備附近或者設(shè)備所處的電網(wǎng)中,有感性負(fù)載切斷時(shí),產(chǎn)生的脈沖。使用耦合板耦合在通訊和電源線上,脈沖群的能量會(huì)耦合到線纜上,產(chǎn)生電荷積累,對(duì)于沒(méi)有大地的設(shè)備(浮地系統(tǒng)),積累到一定程度,會(huì)導(dǎo)致數(shù)字邏輯電平錯(cuò)亂、設(shè)備損壞等。
8.浪涌試驗(yàn)(Surge):對(duì)電源和信號(hào)都需要做浪涌測(cè)試。浪涌的能量遠(yuǎn)大于脈沖群和靜電。干擾頻率寬度比較窄。一般使用壓敏電阻和保險(xiǎn)電阻抑制。
9.傳導(dǎo)騷擾抗擾度CS(Conducted Susceptibility):
10.工頻磁場(chǎng)試驗(yàn)PMS(Power-frequency Magnetic Susceptibility):50Hz工頻磁場(chǎng)(例如大型變壓設(shè)備)下對(duì)設(shè)備的影響,主要影響設(shè)備中的一些磁性設(shè)備,如線圈、霍爾器件。
11.電壓跌落/短時(shí)中斷DIP/interruptions:指設(shè)備所在的電網(wǎng)中突然接入大功率設(shè)備,導(dǎo)致電網(wǎng)電壓變低對(duì)設(shè)備的影響。IEEE中定義,電網(wǎng)電壓跌落10%~90%,持續(xù)10ms-1min后恢復(fù)正常。電網(wǎng)短路一般跌落幅度30%,輸電線在絕緣子處發(fā)生閃爍,或?qū)Φ胤烹?,一般跌落幅?0%。跌落、短時(shí)中斷都會(huì)導(dǎo)致繼電器復(fù)位、通訊錯(cuò)亂、不顯示、設(shè)備復(fù)位等,需要添加大電容進(jìn)行儲(chǔ)能,扛過(guò)中斷和跌落。
2、產(chǎn)品對(duì)EMC的標(biāo)準(zhǔn)要求?
中國(guó)強(qiáng)制3C認(rèn)證,美國(guó)的UL、歐洲CE等。標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)不同類型的產(chǎn)品有不同的等級(jí),例如靜電有6kV、8kV、12kV、15kV等級(jí)別,按照具體需求進(jìn)行EMC試驗(yàn)。
3、產(chǎn)品EMC整改的思路?
要分析上述11中測(cè)試中,如何進(jìn)行設(shè)計(jì),才能提出如何整改。
輻射RE(Radiated Emission)
根源:EMI是高頻電流回路形成。走線長(zhǎng)度大于波長(zhǎng)的1/20,就會(huì)成為天線。
消除:傳播路徑、源頭方面考慮。
源頭:層疊設(shè)計(jì)、地平面的完整(布局、走線)、電源濾波、布線(阻抗連續(xù))、提高頻信號(hào)上升沿和下降沿的時(shí)間。
傳導(dǎo)CE(Conducted Emission)
諧波(Harmonics)
電源閃爍(Flickers)
靜電放電ESD(Electrostatic Discharge):
輻射抗干擾RS(Radiated Susceptibility)
電快速瞬變脈沖群EFT/B:
浪涌試驗(yàn)(Surge):
傳導(dǎo)騷擾抗擾度CS(Conducted Susceptibility)
工頻磁場(chǎng)試驗(yàn)PMS(Power-frequency Magnetic Susceptibility):
電壓跌落
4、產(chǎn)品整改時(shí)常用元器件的使用?
共模電感
當(dāng)共模干擾從左向右經(jīng)過(guò)時(shí),根據(jù)右手螺旋法則,可以知道上面的線,產(chǎn)生的磁場(chǎng)是繞著鐵氧體順時(shí)針,下面的線,一樣。這樣,兩個(gè)線圈就會(huì)產(chǎn)生比較大的感抗,阻礙共模干擾信號(hào)的流出。
當(dāng)正常信號(hào)經(jīng)過(guò)時(shí),例如電流,上面的線是電源正,下面的線是電源負(fù),上面的線電流從左到右走,下面的線從右到左走。這樣,兩個(gè)線圈會(huì)產(chǎn)生方向相反的磁場(chǎng),并抵消掉。所以,電感主要表現(xiàn)出阻抗。
共模電感在選用時(shí),應(yīng)考慮
瞬時(shí)大電流經(jīng)過(guò)時(shí),磁芯會(huì)不會(huì)飽和,要選用電流合適的共模電感。
高電壓經(jīng)過(guò)時(shí),漆包線的絕緣漆會(huì)不會(huì)被擊穿。漆包線的耐壓應(yīng)該要測(cè)試,不能全信供應(yīng)商。
線圈要盡可能單層,減小線圈的寄生電容。
共模電感的抑制頻率。主要根據(jù)使用環(huán)境中的共模干擾頻率決定。
由于繞線不能完全封閉,會(huì)產(chǎn)生部分差模電感,有時(shí)需要人為增加此部分差模電感,抑制差模干擾。
電感
電感量越大,其分布電容也越大,導(dǎo)致其對(duì)高頻信號(hào)的抑制作用降低,所以,電感的電感量是隨著信號(hào)的頻率變化的,在某個(gè)頻率點(diǎn),阻抗才會(huì)達(dá)到*大。在選型時(shí),應(yīng)該查看其頻率電感特性曲線。
電感量越大,其諧振頻率越低。也就是說(shuō),其分布電容諧振在這個(gè)頻率點(diǎn)對(duì)交流的直通作用,抵消了電感的阻抗。
如果我們還要對(duì)抑制頻率進(jìn)一步提高,那么我們*后選用的電感線圈就只好是它的*小極限值,只有1圈或不到1圈了。磁珠,即穿心電感,就是一個(gè)匝數(shù)小于1圈的電感線圈。但穿心電感比單圈電感線圈的分布電容小好幾倍到幾十倍,因此,磁珠比單圈電感線圈的工作頻率更高。
磁珠
磁珠是鐵氧體材料,高頻流過(guò)時(shí),由于高感抗,轉(zhuǎn)化成熱能,低頻信號(hào)可以經(jīng)過(guò)。與普通電感相比,具有更好的高頻抑制效果。
磁珠廣泛應(yīng)用在電源、信號(hào)線路上,可以抑制靜電脈沖等。磁珠的單位是歐姆,可以在datasheet上查看頻率阻抗特性曲線圖,比如100MHz的頻率下,阻抗位1000歐姆,通常選用600歐姆阻抗以上的。另外,需要降額80%使用,另外,用在電源線路上,應(yīng)考慮直流阻抗產(chǎn)生的壓降。
一般磁環(huán)居里溫度110℃,達(dá)到這一溫度以后立刻失去磁性,有如空氣介質(zhì)一般;恢復(fù)室溫以后,磁性能發(fā)生了長(zhǎng)久性改變,磁導(dǎo)率降低了10%。所以,在大功率電路中應(yīng)用時(shí),應(yīng)該考慮這種可能出現(xiàn)的溫度環(huán)境,放置器件失效。
濾波電容
濾波電容在高頻應(yīng)用時(shí),應(yīng)考慮其諧振(同物理意義上的共振)。對(duì)于高頻噪聲提供一個(gè)旁路,流通到地。
普通陶瓷電容的電容量會(huì)隨著溫度的變化而變化,但穿心電容更接近理想電容,在數(shù)百兆Hz~1GHz,具有很好的旁路作用。穿心電容怕高溫和溫度沖擊,所以在焊接時(shí),容易造成損壞。另外,穿心電容是三端電容:入、出、地。
5、EMC設(shè)計(jì)如何在設(shè)計(jì)過(guò)程的各階段開(kāi)展?
電路設(shè)計(jì)(包括器件選型)、軟件設(shè)計(jì)、線路板設(shè)計(jì)、屏蔽結(jié)構(gòu)、信號(hào)線電源線濾波、電路接地方式。
Tips:電磁兼容領(lǐng)域,要描述的幅度和頻率范圍都很寬,在圖形上用對(duì)數(shù)坐標(biāo)更容易表示,而 dB 就是用對(duì)數(shù)表示。
對(duì)于功率,dB=10log(),對(duì)于電壓和電流,dB=20log()。
例如:X = 100000 = 10*log(10^5) = 50 dB X = 0.000000000000001 = 10*log(10^-15) = -150 dB 減法:10dB-5dB,實(shí)際就是兩個(gè)數(shù)值的相除,例如信噪比。
如何設(shè)計(jì)好EMC:
設(shè)計(jì)人員的水平
公司EMC設(shè)計(jì)規(guī)范
公司EMC負(fù)責(zé)人
在設(shè)計(jì)前期解決EMC問(wèn)題
系統(tǒng)流程法(System Flow Method)
系統(tǒng)流程法,即主要在研發(fā)流程中融入 EMC 設(shè)計(jì)理念,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)階段進(jìn)行 EMC 設(shè)計(jì)控制,把可能出現(xiàn)的 EMC 問(wèn)題在研發(fā)前期進(jìn)行考慮;設(shè)計(jì)過(guò)程中主要
從產(chǎn)品的電路(原理圖、PCB 設(shè)計(jì)),結(jié)構(gòu)與電纜,電源模塊,接地等方面系統(tǒng)考慮 EMC 問(wèn)題,針對(duì)可能出現(xiàn) EMC 問(wèn)題進(jìn)行前期充分考慮,從而確保產(chǎn)品樣品出來(lái)后能夠一次性通過(guò)測(cè)試與認(rèn)證!
產(chǎn)品總體方案設(shè)計(jì)
產(chǎn)品詳細(xì)方案設(shè)計(jì)
產(chǎn)品原理圖設(shè)計(jì)
產(chǎn)品PCB設(shè)計(jì)
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
產(chǎn)品初樣試裝
產(chǎn)品EMC摸底驗(yàn)證
產(chǎn)品認(rèn)證
設(shè)計(jì)Tips
1、設(shè)計(jì)階段進(jìn)行EMC設(shè)計(jì),成本和效果是*好的。
2、高頻電流環(huán)路面積越大,EMI越嚴(yán)重。高頻信號(hào)電流流經(jīng)電感*小路徑。當(dāng)頻率較高時(shí),一般走線電抗大于電阻,連線對(duì)高頻信號(hào)就是電感,串聯(lián)電感引起輻射。電磁輻射大多是EUT被測(cè)設(shè)備上的高頻電流環(huán)路產(chǎn)生的,*惡劣的情況就是開(kāi)路之天線形式。對(duì)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(guò)長(zhǎng)的插腳。
3、環(huán)路電流頻率f越高,引起的EMI輻射越嚴(yán)重,電磁輻射場(chǎng)強(qiáng)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*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。
經(jīng)常聽(tīng)到某些產(chǎn)品需要各種各樣的認(rèn)證,或者在產(chǎn)品標(biāo)簽上看到各種認(rèn)證的標(biāo)簽貼紙。例如,中國(guó)強(qiáng)制性的3C認(rèn)證,另有美國(guó)的UL、歐洲CE等。這些認(rèn)證既需要對(duì)產(chǎn)品的功能、性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)試,也需要對(duì)安規(guī)和EMC進(jìn)行測(cè)試。本文將講解安規(guī)和EMC的測(cè)試內(nèi)容,使工程師在設(shè)計(jì)時(shí),能夠有目的地設(shè)計(jì)。一個(gè)產(chǎn)品的安規(guī)和EMC問(wèn)題,不僅僅是PCB工程師的職責(zé),也是結(jié)構(gòu)工程師的職責(zé)(輻射發(fā)射、輻射抗擾度、靜電)。安規(guī)和EMC是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,不能僅靠在測(cè)試中整改,而應(yīng)貫穿需求分析、原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中。
何為安規(guī)、EMC
安規(guī)主要是對(duì)產(chǎn)品**性方面的測(cè)試和要求,例如阻燃性、絕緣性、漏電、防塵防水等。
EMC(Electromagnetic Compatibility)電磁兼容性,指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行,并不對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁騷擾的能力。EMC=EMI(Electromagnetic Interference)電磁干擾+EMS(Electromagnetic Susceptibility)電磁抗干擾。如果是非高頻和射頻設(shè)備,EMC主要是電源方面的EMI(輻射 和傳導(dǎo))問(wèn)題。
設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備
《產(chǎn)品需求說(shuō)明書(shū)》:明確產(chǎn)品的功能、性能參數(shù)、安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和EMC標(biāo)準(zhǔn)。
安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)文件
EMC標(biāo)準(zhǔn)文件
1、EMC的基本測(cè)試項(xiàng)目
上面是EMC的所有項(xiàng)目:
1.輻射RE(Radiated Emission):測(cè)試場(chǎng)地要求比較高,一般使用EMC暗室代替開(kāi)闊場(chǎng)地測(cè)量。EMC暗室只有地面為反射面,其他面都安裝吸波材料,測(cè)試時(shí),人員等不在暗室內(nèi),防止有干擾。輻射測(cè)量的信號(hào)在30MHz-1GHz。注意頻率,在150KHz~30MHz的干擾信號(hào)主要通過(guò)傳導(dǎo)泄漏,輻射量比較?。ㄔ蚴切盘?hào)波長(zhǎng)有關(guān))。
2.傳導(dǎo)CE(Conducted Emission):傳導(dǎo)測(cè)量信號(hào)頻率在150KHz-30MHz。試驗(yàn)前,接好所有線纜(電源、通信、IO等),待設(shè)備工作正常穩(wěn)定后,測(cè)試線纜上的傳導(dǎo)騷擾。
3.諧波(Harmonics):設(shè)備工作時(shí),向電網(wǎng)中傳輸?shù)碾娫锤叽沃C波的強(qiáng)度。難點(diǎn)
4.電源閃爍(Flickers):
5.靜電放電ESD(Electrostatic Discharge):包含直接放電和間接放電。直接放電時(shí)對(duì)產(chǎn)品直接打靜電,模擬的是人體和其他帶電設(shè)備對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行放電時(shí)的情況。直接放電分為:接觸放電、空氣放電。產(chǎn)品外殼是金屬部分的,需要放電槍直接接觸金屬部位,塑料外殼需要空氣放電。間接放電比較有意思,把設(shè)備放在水平耦合板和垂直耦合板間,放電槍在耦合板上接觸放電,這樣在耦合板上就會(huì)形成電場(chǎng),對(duì)設(shè)備進(jìn)行干擾。
6.輻射抗干擾RS(Radiated Susceptibility):在暗室,使用天線對(duì)設(shè)備進(jìn)行輻射發(fā)射,測(cè)試。
7.電快速瞬變脈沖群EFT/B:設(shè)備附近或者設(shè)備所處的電網(wǎng)中,有感性負(fù)載切斷時(shí),產(chǎn)生的脈沖。使用耦合板耦合在通訊和電源線上,脈沖群的能量會(huì)耦合到線纜上,產(chǎn)生電荷積累,對(duì)于沒(méi)有大地的設(shè)備(浮地系統(tǒng)),積累到一定程度,會(huì)導(dǎo)致數(shù)字邏輯電平錯(cuò)亂、設(shè)備損壞等。
8.浪涌試驗(yàn)(Surge):對(duì)電源和信號(hào)都需要做浪涌測(cè)試。浪涌的能量遠(yuǎn)大于脈沖群和靜電。干擾頻率寬度比較窄。一般使用壓敏電阻和保險(xiǎn)電阻抑制。
9.傳導(dǎo)騷擾抗擾度CS(Conducted Susceptibility):
10.工頻磁場(chǎng)試驗(yàn)PMS(Power-frequency Magnetic Susceptibility):50Hz工頻磁場(chǎng)(例如大型變壓設(shè)備)下對(duì)設(shè)備的影響,主要影響設(shè)備中的一些磁性設(shè)備,如線圈、霍爾器件。
11.電壓跌落/短時(shí)中斷DIP/interruptions:指設(shè)備所在的電網(wǎng)中突然接入大功率設(shè)備,導(dǎo)致電網(wǎng)電壓變低對(duì)設(shè)備的影響。IEEE中定義,電網(wǎng)電壓跌落10%~90%,持續(xù)10ms-1min后恢復(fù)正常。電網(wǎng)短路一般跌落幅度30%,輸電線在絕緣子處發(fā)生閃爍,或?qū)Φ胤烹?,一般跌落幅?0%。跌落、短時(shí)中斷都會(huì)導(dǎo)致繼電器復(fù)位、通訊錯(cuò)亂、不顯示、設(shè)備復(fù)位等,需要添加大電容進(jìn)行儲(chǔ)能,扛過(guò)中斷和跌落。
2、產(chǎn)品對(duì)EMC的標(biāo)準(zhǔn)要求?
中國(guó)強(qiáng)制3C認(rèn)證,美國(guó)的UL、歐洲CE等。標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)不同類型的產(chǎn)品有不同的等級(jí),例如靜電有6kV、8kV、12kV、15kV等級(jí)別,按照具體需求進(jìn)行EMC試驗(yàn)。
3、產(chǎn)品EMC整改的思路?
要分析上述11中測(cè)試中,如何進(jìn)行設(shè)計(jì),才能提出如何整改。
輻射RE(Radiated Emission)
根源:EMI是高頻電流回路形成。走線長(zhǎng)度大于波長(zhǎng)的1/20,就會(huì)成為天線。
測(cè)試:在內(nèi)部可以先對(duì)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試,使用頻譜儀,在設(shè)備開(kāi)機(jī)和關(guān)機(jī)時(shí)各測(cè)試一次,結(jié)果相減,去除環(huán)境噪聲的影響。在設(shè)備內(nèi)部,使用近場(chǎng)探頭,追蹤定位EMI的源。另外,瞬態(tài)EMI可能不好測(cè)試,但可能會(huì)引起復(fù)位、死機(jī)、通訊錯(cuò)誤等。
消除:傳播路徑、源頭方面考慮。
源頭:層疊設(shè)計(jì)、地平面的完整(布局、走線)、電源濾波、布線(阻抗連續(xù))、提高頻信號(hào)上升沿和下降沿的時(shí)間。
傳導(dǎo)CE(Conducted Emission)
諧波(Harmonics)
電源閃爍(Flickers)
靜電放電ESD(Electrostatic Discharge):
輻射抗干擾RS(Radiated Susceptibility)
電快速瞬變脈沖群EFT/B:
浪涌試驗(yàn)(Surge):
傳導(dǎo)騷擾抗擾度CS(Conducted Susceptibility)
工頻磁場(chǎng)試驗(yàn)PMS(Power-frequency Magnetic Susceptibility):
電壓跌落
4、產(chǎn)品整改時(shí)常用元器件的使用?
共模電感
共模電感用于抑制共模干擾(指在兩根信號(hào)線上產(chǎn)生的幅度相等,相位相同的噪聲)。注意,下圖中的繞線方向。
當(dāng)共模干擾從左向右經(jīng)過(guò)時(shí),根據(jù)右手螺旋法則,可以知道上面的線,產(chǎn)生的磁場(chǎng)是繞著鐵氧體順時(shí)針,下面的線,一樣。這樣,兩個(gè)線圈就會(huì)產(chǎn)生比較大的感抗,阻礙共模干擾信號(hào)的流出。
當(dāng)正常信號(hào)經(jīng)過(guò)時(shí),例如電流,上面的線是電源正,下面的線是電源負(fù),上面的線電流從左到右走,下面的線從右到左走。這樣,兩個(gè)線圈會(huì)產(chǎn)生方向相反的磁場(chǎng),并抵消掉。所以,電感主要表現(xiàn)出阻抗。
共模電感在選用時(shí),應(yīng)考慮
瞬時(shí)大電流經(jīng)過(guò)時(shí),磁芯會(huì)不會(huì)飽和,要選用電流合適的共模電感。
高電壓經(jīng)過(guò)時(shí),漆包線的絕緣漆會(huì)不會(huì)被擊穿。漆包線的耐壓應(yīng)該要測(cè)試,不能全信供應(yīng)商。
線圈要盡可能單層,減小線圈的寄生電容。
共模電感的抑制頻率。主要根據(jù)使用環(huán)境中的共模干擾頻率決定。
由于繞線不能完全封閉,會(huì)產(chǎn)生部分差模電感,有時(shí)需要人為增加此部分差模電感,抑制差模干擾。
電感
電感可以抑制高頻信號(hào),其等效電路如下:
電感量越大,其分布電容也越大,導(dǎo)致其對(duì)高頻信號(hào)的抑制作用降低,所以,電感的電感量是隨著信號(hào)的頻率變化的,在某個(gè)頻率點(diǎn),阻抗才會(huì)達(dá)到*大。在選型時(shí),應(yīng)該查看其頻率電感特性曲線。
電感量越大,其諧振頻率越低。也就是說(shuō),其分布電容諧振在這個(gè)頻率點(diǎn)對(duì)交流的直通作用,抵消了電感的阻抗。
如果我們還要對(duì)抑制頻率進(jìn)一步提高,那么我們*后選用的電感線圈就只好是它的*小極限值,只有1圈或不到1圈了。磁珠,即穿心電感,就是一個(gè)匝數(shù)小于1圈的電感線圈。但穿心電感比單圈電感線圈的分布電容小好幾倍到幾十倍,因此,磁珠比單圈電感線圈的工作頻率更高。
磁珠
磁珠是鐵氧體材料,高頻流過(guò)時(shí),由于高感抗,轉(zhuǎn)化成熱能,低頻信號(hào)可以經(jīng)過(guò)。與普通電感相比,具有更好的高頻抑制效果。
磁珠廣泛應(yīng)用在電源、信號(hào)線路上,可以抑制靜電脈沖等。磁珠的單位是歐姆,可以在datasheet上查看頻率阻抗特性曲線圖,比如100MHz的頻率下,阻抗位1000歐姆,通常選用600歐姆阻抗以上的。另外,需要降額80%使用,另外,用在電源線路上,應(yīng)考慮直流阻抗產(chǎn)生的壓降。
一般磁環(huán)居里溫度110℃,達(dá)到這一溫度以后立刻失去磁性,有如空氣介質(zhì)一般;恢復(fù)室溫以后,磁性能發(fā)生了長(zhǎng)久性改變,磁導(dǎo)率降低了10%。所以,在大功率電路中應(yīng)用時(shí),應(yīng)該考慮這種可能出現(xiàn)的溫度環(huán)境,放置器件失效。
濾波電容
濾波電容在高頻應(yīng)用時(shí),應(yīng)考慮其諧振(同物理意義上的共振)。對(duì)于高頻噪聲提供一個(gè)旁路,流通到地。
普通陶瓷電容的電容量會(huì)隨著溫度的變化而變化,但穿心電容更接近理想電容,在數(shù)百兆Hz~1GHz,具有很好的旁路作用。穿心電容怕高溫和溫度沖擊,所以在焊接時(shí),容易造成損壞。另外,穿心電容是三端電容:入、出、地。
5、EMC設(shè)計(jì)如何在設(shè)計(jì)過(guò)程的各階段開(kāi)展?
電路設(shè)計(jì)(包括器件選型)、軟件設(shè)計(jì)、線路板設(shè)計(jì)、屏蔽結(jié)構(gòu)、信號(hào)線電源線濾波、電路接地方式。
Tips:電磁兼容領(lǐng)域,要描述的幅度和頻率范圍都很寬,在圖形上用對(duì)數(shù)坐標(biāo)更容易表示,而 dB 就是用對(duì)數(shù)表示。
對(duì)于功率,dB=10log(),對(duì)于電壓和電流,dB=20log()。
例如:X = 100000 = 10*log(10^5) = 50 dB X = 0.000000000000001 = 10*log(10^-15) = -150 dB 減法:10dB-5dB,實(shí)際就是兩個(gè)數(shù)值的相除,例如信噪比。
如何設(shè)計(jì)好EMC:
設(shè)計(jì)人員的水平
公司EMC設(shè)計(jì)規(guī)范
公司EMC負(fù)責(zé)人
在設(shè)計(jì)前期解決EMC問(wèn)題
系統(tǒng)流程法(System Flow Method)
系統(tǒng)流程法,即主要在研發(fā)流程中融入 EMC 設(shè)計(jì)理念,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)階段進(jìn)行 EMC 設(shè)計(jì)控制,把可能出現(xiàn)的 EMC 問(wèn)題在研發(fā)前期進(jìn)行考慮;設(shè)計(jì)過(guò)程中主要
從產(chǎn)品的電路(原理圖、PCB 設(shè)計(jì)),結(jié)構(gòu)與電纜,電源模塊,接地等方面系統(tǒng)考慮 EMC 問(wèn)題,針對(duì)可能出現(xiàn) EMC 問(wèn)題進(jìn)行前期充分考慮,從而確保產(chǎn)品樣品出來(lái)后能夠一次性通過(guò)測(cè)試與認(rèn)證!
產(chǎn)品總體方案設(shè)計(jì)
產(chǎn)品詳細(xì)方案設(shè)計(jì)
產(chǎn)品原理圖設(shè)計(jì)
產(chǎn)品PCB設(shè)計(jì)
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
產(chǎn)品初樣試裝
產(chǎn)品EMC摸底驗(yàn)證
產(chǎn)品認(rèn)證
設(shè)計(jì)Tips
1、設(shè)計(jì)階段進(jìn)行EMC設(shè)計(jì),成本和效果是*好的。
2、高頻電流環(huán)路面積越大,EMI越嚴(yán)重。高頻信號(hào)電流流經(jīng)電感*小路徑。當(dāng)頻率較高時(shí),一般走線電抗大于電阻,連線對(duì)高頻信號(hào)就是電感,串聯(lián)電感引起輻射。電磁輻射大多是EUT被測(cè)設(shè)備上的高頻電流環(huán)路產(chǎn)生的,*惡劣的情況就是開(kāi)路之天線形式。對(duì)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(guò)長(zhǎng)的插腳。
3、環(huán)路電流頻率f越高,引起的EMI輻射越嚴(yán)重,電磁輻射場(chǎng)強(qiáng)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*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。