EMIEMC设计经典85问(二)
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背光驱动控制系统设计中的EMC与EMI问题分析背光驱动控制系统是现代电子产品中不可或缺的一个部分。
在设计和实施背光驱动控制系统时,我们需要重视与电磁兼容性(EMC)和电磁干扰(EMI)相关的问题。
本文将对背光驱动控制系统设计中的EMC与EMI问题进行分析,并提出相应的解决方案。
一、背景介绍背光驱动控制系统广泛应用于各种显示设备,例如LCD液晶显示屏、LED显示屏等。
这些显示设备在工作过程中会产生电磁辐射,并且容易受到外部电磁干扰影响。
因此,为了确保背光驱动控制系统的正常运行和稳定性,我们必须解决与EMC与EMI问题相关的挑战。
二、EMC问题分析1. 电磁辐射(EMR)电磁辐射是背光驱动控制系统中的一个主要EMC问题。
当驱动电路工作时,会产生高频信号和尖峰信号,这些信号会通过导线、印刷电路板(PCB)和外壳等传导出去,引发电磁辐射。
这种辐射会对周围的电子设备产生干扰,影响其正常工作。
2. 电磁感应(EMI)电磁感应是EMC问题的另一个重要方面。
当背光驱动控制系统接收外部电磁信号时,可能会产生电磁感应,导致系统内部的电子元件受到干扰。
这种干扰可能导致系统的性能下降,甚至引起系统故障。
三、EMI问题分析1. 干扰源在背光驱动控制系统中,可能存在多种干扰源,包括电源线、数据线、时钟信号等。
这些干扰源会产生电磁能量,通过导线和其他电子元件传递,从而干扰系统的正常工作。
2. 抑制技术为了解决EMI问题,我们可以采取一些抑制技术。
例如,使用屏蔽材料来包覆电子元件和电线,降低电磁辐射的强度;设计合理的接地系统,确保电磁干扰能够有效地释放到地面;使用抑制器件,如滤波器等,来消除电磁噪声。
四、EMC与EMI问题的解决方案1. 布局设计在背光驱动控制系统的布局设计中,我们应该合理安排电路板上的元件和导线,减少传导和辐射路径。
通过优化布局设计,可以降低电磁辐射和敏感元件的电磁干扰。
2. 地线设计地线设计是EMC与EMI问题解决中的重要环节。
什么叫EMI、EMS和EMC在电气干扰领域有许多英文缩写。
EMI(Electro Magnetic Interference)直译是电磁干扰。
这是合成词,我们应该分别考虑"电磁"和"干扰"。
所谓"干扰",指设备受到干扰后性能降低以及对设备产生干扰的干扰源这二层意思。
第一层意思如雷电使收音机产生杂音,摩托车在附近行驶后电视画面出现雪花,拿起电话后听到无线电声音等,这些可以简称其为与"BC I""TV I""Tel I",这些缩写中都有相同的"I"(干扰)(BC:广播)那么EMI标准和EMI检测是EMI的哪部分呢?理所当然是第二层含义,即干扰源,也包括受到干扰之前的电磁能量。
其次是"电磁"。
电荷如果静止,称为静电。
当不同的电位向一致移动时,便发生了静电放电,产生电流,电流周围产生磁场。
如果电流的方向和大小持续不断变化就产生了电磁波。
电以各种状态存在,我们把这些所有状态统称为电磁。
所以EMI标准和EMI 检测是确定所处理的电的状态,决定如何检测,如何评价。
EMS(Electro Magnetic Susceptibility)直译是"电磁敏感度"。
其意是指由于电磁能量造成性能下降的容易程度。
为通俗易懂,我们将电子设备比喻为人,将电磁能量比做感冒病毒,敏感度就是是否易患感冒。
如果不易患感冒,说明免疫力强,也就是英语单词Immunity,即抗电磁干扰性强。
EMC(Electro Magnetic Compatibility)直译是"电磁兼容性"。
意指设备所产生的电磁能量既不对其它设备产生干扰,也不受其它设备的电磁能量干扰的能力。
EMC这个术语有其非常广的含义。
如同盲人摸象,你摸到的与实际还有很大区别。
特别是与设计意图相反的电磁现象,都应看成是EMC问题。
新能源汽车功率电子电路中的EMI与EMC问题分析随着环保意识的不断提高和能源资源的日益紧缺,新能源汽车作为未来交通发展的重要方向,备受关注。
然而,在新能源汽车的发展过程中,功率电子电路中的电磁干扰(EMI)和电磁兼容性(EMC)问题成为制约其发展的重要因素。
本文旨在分析新能源汽车功率电子电路中的EMI与EMC问题,并探讨相关解决方案。
一、EMI问题分析EMI是指电子设备或系统中电磁能量通过电磁场的辐射或传导而对其他设备或系统产生干扰的现象。
在新能源汽车中,由于电动机、电池等高功率设备的使用,功率电子器件在工作过程中会产生频繁而强烈的电磁辐射,进而对车内及周围的电子设备系统造成干扰。
1. 导线束设计新能源汽车中,导线束是电子电路的重要组成部分,也是EMI问题的重要来源之一。
为降低EMI产生的影响,需从以下几个方面进行导线束设计:(1)导线束的屏蔽:通过选择具有屏蔽效果的导线材料,或在导线束附近设置金属屏蔽罩等,可有效地减少EMI的发生。
(2)导线的布局:合理安排导线的走向、距离及交叉方式,减少导线束之间的电磁耦合,降低EMI的干扰。
(3)导线的绝缘:选择具有良好绝缘性能的材料进行绝缘处理,避免电磁波的辐射和传导。
2. 滤波器设计滤波器是抑制EMI的重要手段之一。
在新能源汽车的功率电子电路中,需采用合适的滤波器对电流和电压进行滤波处理,降低EMI的产生。
(1)LC滤波器:通过LC滤波器对电流进行滤波,减少电流谐波的产生和传播,降低EMI的干扰。
(2)RC滤波器:通过RC滤波器对电压进行滤波,减少电压谐波的产生和传播,降低EMI的干扰。
3. 接地设计合理的接地设计对EMI的抑制至关重要。
在新能源汽车的功率电子电路中,需要注意以下几个方面的接地设计:(1)设备接地:各个电子设备的接地要分别独立地进行设计,避免共地产生的干扰。
(2)信号接地:信号引脚的接地应采用专用接地线,减少信号线上的电磁波传导。
二、EMC问题分析EMC是指电子设备或系统在电磁环境中,能以预期的性能要求继续正常工作,同时自身不对环境中的其他设备或系统产生干扰的能力。
EMI/EMC设计讲座(二)磁通量最小化的概念在PCB中,会产生EMI的原因很多,例如:射频电流、共模准位、接地回路、阻抗不匹配、磁通量……等。
为了掌握EMI,我们需要逐步理解这些原因和它们的影响。
虽然,我们可以直接从电磁理论中,学到造成EMI现象的数学根据,但是,这是一条很辛苦、很漫长的道路。
对一般工程师而言,简单而清楚的描述更是重要。
本文将探讨,在PCB上「电的来源」、Maxwell方程式的应用、磁通量最小化的概念。
电的来源与磁的来源相反,电的来源是以时变的电双极(electric dipole)来建立模型。
这表示有两个分开的、极性相反的、时变的点电荷(point charges)互为相邻。
双极的两端包含着电荷的变化。
此电荷的变化,是因为电流在双极的全部长度内,不断地流动而造成的。
利用振荡器输出讯号去驱动一个没有终端的(unterminated)天线,此种电路是可以用来代表电的来源。
但是,此电路无法套用低频的电路原理来做解释。
不考虑此电路中的讯号之有限传播速度(这是依据非磁性材料的介电常数而定),反正射频电流会在此电路产生。
这是因为传播速度是有限的,不是无限的。
此假设是:导线在所有点上,都包含相同的电压,并且此电路在任何一点上,瞬间都是均衡的。
这种电的来源所产生的电磁场,是四个变量的函数:1. 回路中的电流振幅:电磁场和在双极中流动的电流量成正比。
2. 双极的极性和测量装置的关系:与磁来源一样,双极的极性必须和测量装置的天线之极性相同。
3. 双极的大小:电磁场和电流组件的长度成正比,不过,其走线长度必须只有波长的部份大。
双极越大,在天线端所测量到的频率就越低。
对特定的大小而言,此天线会在特定的频率下共振。
4. 距离:电场和磁场彼此相关。
两者的强度和距离成正比。
在远场(far field),其行为和回路源(磁的来源)类似,会出现一个电磁平面波。
当靠近「点源(point source)」时,电场和磁场与距离的相依性增加。
如何在高速设计中考虑PI/SI和EMI/EMC问题?电子设计的飞速进步,使得传统的电子系统可靠性面临新的挑战。
一个日益突出的问题就是信号完整性和电磁干扰问题。
由于电子系统的处理器频率和电子信号频率的不断提升,高速和高密会使系统的辐射加重,低压、高灵敏度会使系统的抗扰度降低。
因此,电磁环境的干扰和系统内部的相互窜扰,严重地威胁着电子设备的稳定性、可靠性和安全性。
在电子产品设计中,PCB板的设计对解决EMI/EMC问题至关重要,而出色的仿真工具可以有效防止重复开模。
为了帮助工程师解决PCB设计时遇到的EMI/EMC问题,电子工程专辑网站推出《高性能PCB的PI/SI和EMI/EMC设计》专题讨论,邀请到Ansoft公司中国区高级应用工程师李宝龙和Ansoft中国高级应用工程师毛文杰博士担任论坛嘉宾与读者互动,我们基于此专题讨论,总结了高速电路PI/SI和EMI/EMC设计中经常出现的一些问题供读者参考。
关于阻抗匹配问题阻抗匹配是高频电路设计时需要经常考虑的问题,而在某些低频应用场合(比如电话线)也需要考虑阻抗匹配,有网友就产生了疑惑,究竟什么情况下需要考虑阻抗匹配。
该问题引起了工程师朋友热烈的讨论,有网友就提出,根据C=波长×频率,只要信号频率与传输线长度之积大于光速,就应该考虑阻抗匹配。
李宝龙表示,对于分布参数电路的阻抗有三种解释,一个是媒质本征特性阻抗,它仅与媒质的材料参量有关,对应于平面波波阻抗;二是波阻抗,即电场与磁场的比值,它是特定一种波型的特性,TEM波,TE波,TM波有着不同的阻抗,它与传输线或波导类型,材料特性以及工作频率有关;三是特征阻抗,即是从传输线上行波电压和电流比。
对于一般PCB上传输线,双绞线和同轴线,我们假设为电磁波传播方式为TEM波,电压和电流是唯一确定的,因而阻抗是一定的。
在实际PCB设计中,电源平面阻抗就是上述第一种。
对于信号线,低速的输入和输出端口,为了得到最大负载功率,需要端口阻抗匹配(如微波电路,功率电路等);如果不需要负载功率,也无须做匹配(低速数字电路如此),而此时传输线电气长度比起波长来讲微不足道,可以作为等势导体,无须阻抗匹配。
电子设备的EMI与EMC问题解决方法随着科技的快速发展,电子设备在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
然而,随之而来的问题就是电磁干扰(Electromagnetic Interference,简称EMI)与电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)。
这些问题会导致设备性能下降,甚至可能造成严重的故障。
下面将详细介绍电子设备EMI与EMC问题的解决方法。
一、了解EMI与EMC的原因和影响1. EMI的原因:电子设备中的各种信号电路会产生互相干扰的电磁场,从而产生电磁波辐射,导致EMI问题。
2. EMC的影响:EMI问题可能会导致信号传输的错误、数据丢失、仪器测量不准确等影响设备性能的问题。
二、采取措施减少EMI问题1. 采用屏蔽技术:在电子设备的关键部件或线路周围设置屏蔽罩,以减少电磁波的辐射和接受。
这可以通过使用屏蔽材料和接地技术来实现。
2. 优化线路布局:合理排布电路,避免信号线与电源线之间的互相干扰,减少EMI问题的发生。
同时,使用分离地面平面和分层布局也可以有效降低EMI问题。
3. 控制信号的频率和功率:降低电子设备内部信号线路的频率和功率,可减少电磁波辐射。
这可以通过电路设计和合理选择相关元件来实现。
三、提高设备的EMC性能1. 通过滤波器控制电磁波干扰:在设备中添加滤波器,可有效降低电磁波的干扰。
常见的滤波器包括电源滤波器、信号滤波器等。
2. 使用合适的接地设计:良好的接地系统设计可以有效地减少EMI问题。
通过使用大地板、接地导线等,可将设备的电磁辐射能量导入地面。
3. 注意设备的散热设计:过高的温度可能会导致电子设备内部电路的不稳定工作,进而影响EMC性能。
因此,设备的散热设计应得到重视。
四、进行EMC测试和认证1. 进行EMI测试:通过使用专业的EMI测试仪器,对电子设备进行辐射和传导测量。
这可以帮助确定问题所在,并采取相应的措施进行修正。
EMI吸收磁环/磁珠专用于电源线、信号线等多股线缆上的EMI干扰抑制,包括电源线上的噪声和尖峰干扰,它同时具有吸EMI吸收磁环收静电脉冲能力,使电子设备达到电磁兼容(EMI/EMC)和静电放电的相应国际标准,使用时可将一根多芯电缆或一束多股线缆穿于其中。
多穿一次可加强其效果。
通常用25MHz和100MHz频率点的阻抗值来衡量磁环磁珠的吸收特性。
目录展开编辑本段一、EMC定义电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility)缩写EMC,就是指某电子设备既不干扰其它设备,同时也不受其它设备的影响。
电磁兼容性和我们所熟悉的安全性一样,是产品质量最重要的指标之一。
安全性涉及人身和财产,而电磁兼容性则涉及人身和环境保护。
编辑本段二、EMI定义电磁波会与电子元件作用,产生干扰现象,称为EMI(Electromagnetic Interference)。
例如,TV荧光屏上常见的“雪花”便表示接受到的讯号被干扰。
编辑本段三、EMC设计原则EMC设计应是任何电子器件和系统综合设计的一部分。
它远比试图使产品达到EMC的其他方法更节约成本。
EMC的主要设计技术包括:电磁屏蔽方法、电路的滤波技术,以及包括应特别注意的接地元件搭接的接地设计。
3.1、良好的电气和机械设计原则的应用首先,优秀的EMC设计的基础是良好的电气和机械设计原则的应用。
这其中包括可靠性考虑,比如在可接受的容限内设计规范的满足,好的组装方法以及各种正在开发的测试技术。
一般来说,驱动当今电子设备的装置要安装在PCB上。
这些装置由具有潜在干扰源以及对电磁能量敏感的元件和电路构成。
因此,PCB EMC设计是EMC设计中的下一个最重要的问题。
有源元件的位置、印制线的走线、阻抗的匹配、接地的设计以及电路的滤波均应在EMC设计时加以考虑。
一些PCB元件还需要进行屏蔽。
3.2、内部电缆的连接再次,内部电缆一般用来连接PCB或其他内部子组件。
因此,包括走线方法和屏蔽的内部电缆EMC设计对于任何给定器件的整体EMC来说是十分重要的。
EMI问题的三规律和三要素EMC问题三规律和三要素EMC(ElectromagneTIcCompatibility)即电磁兼容。
它是研究电磁干扰的一门技术。
电磁干扰是我们周边电磁能量使电子设备的运行产生不应有的响应。
EMC的技术目的在于使电气装置或系统在共同的电磁环境条件下,既不受电磁环境的影响,也不会给环境以干扰。
下面我们认识以下EMC领域的三个重要规律和EMC问题三个要素:一、EMC三个重要规律规律一、EMC费效比关系规律:EMC问题越早考虑、越早解决,费用越小、效果越好。
在新产品研发阶段就进行EMC设计,比等到产品EMC测试不合格才进行改进,费用可以大大节省,效率可以大大提高;反之,效率就会大大降低,费用就会大大增加。
经验告诉我们,在功能设计的同时进行EMC设计,到样板、样机完成则通过EMC测试,是最省时间和最有经济效益的。
相反,产品研发阶段不考虑EMC,投产以后发现EMC不合格才进行改进,非但技术上带来很大难度、而且返工必然带来费用和时间的大大浪费,甚至由于涉及到结构设计、PCB设计的缺陷,无法实施改进措施,导致产品不能上市。
规律二、高频电流环路面积S越大,EMI辐射越严重。
高频信号电流流经电感最小路径。
当频率较高时,一般走线电抗大于电阻,连线对高频信号就是电感,串联电感引起辐射。
电磁辐射大多是EUT 被测设备上的高频电流环路产生的,最恶劣的情况就是开路之天线形式。
对应处理方法就是减少、减短连线,减小高频电流回路面积,尽量消除任何非正常工作需要的天线,如不连续的布线或有天线效应之元器件过长的插脚。
减少辐射骚扰或提高射频辐射抗干扰能力的最重要任务之一,就是想方设法减小高频电流环路面积S。
规律三、环路电流频率f越高,引起的EMI辐射越严重,电磁辐射场强随电流频率f的平方成正比增大。
减少辐射骚扰或提高射频辐射抗干扰能力的最重要途径之二,就是想方设法减小骚扰源高频电流频率f,即减小骚扰电磁波的频率f。
牛人总结的EMC知识大全(从基础设计到整改方法)电子万花筒平台核心服务电子元器件:价格比您现有供应商最少降低10%射频微波天线新产品新技术发布平台:让更多优秀的国产射频微波产品得到最好的宣传!发布产品欢迎联系管理,专刊发布!强力曝光!传导与辐射电磁干扰(Electromagnetic Interference),简称EMI,有传导干扰和辐射干扰两种。
传导干扰主要是电子设备产生的干扰信号通过导电介质或公共电源线互相产生干扰;辐射干扰是指电子设备产生的干扰信号通过空间耦合把干扰信号传给另一个电网络或电子设备。
为了防止一些电子产品产生的电磁干扰影响或破坏其它电子设备的正常工作,各国政府或一些国际组织都相继提出或制定了一些对电子产品产生电磁干扰有关规章或标准,符合这些规章或标准的产品就可称为具有电磁兼容性EMC(Electromagnetic Compatibility)。
电磁兼容性EMC 标准不是恒定不变的,而是天天都在改变,这也是各国政府或经济组织,保护自己利益经常采取的手段。
EMC标准及测试国际标准1、国际电工委员为IEC2、国际标准华组织ISO3、电气电子工程师学会IEEE4、欧盟电信标准委员会ETSI5、国际无线电通信咨询委员CCIR6、国际通讯联盟ITU6、国际电工委员会IEC有以下分会进行EMC标准研究-CISPR:国际无线电干扰特别委员会-TC77:电气设备(包括电网)内电磁兼容技术委员会-TC65:工业过程测量和控制国际标准化组织1、FCC联邦通2、VDE德国电气工程师协会3、VCCI日本民间干扰4、BS英国标准5、ABSI美国国家标准6、GOSTR俄罗斯政府标准7、GB、GB/T中国国家标准EMI测试1、辐射骚扰电磁场(RE)2、骚扰功率(DP)3、传导骚扰(CE)4、谐波电路(Harmonic)5、电压波动及闪烁(Flicker)6、瞬态骚扰电源(TDV)EMS测试1、辐射敏感度试验(RS)2、工频次次辐射敏感度试验(PMS)3、静电放电抗扰度(ESD)4、射频场感应的传导骚扰抗扰度测试(CS)5、电压暂降,短时中断和电压变化抗扰度测试(DIP)6、浪涌(冲击)抗扰度测试(SURGE)7、电快速瞬变脉冲群抗扰度测试(EFT/B)8、电力线感应/接触(Power induction/contact)EMC测试结果的评价A级:实验中技术性能指标正常B级:试验中性能暂时降低,功能不丧失,实验后能自行恢复C级:功能允许丧失,但能自恢复,或操作者干预后能恢复R级:除保护元件外,不允许出现因设备(元件)或软件损坏数据丢失而造成不能恢复的功能丧失或性能降低。
电子工程师必备手册EMIEMC设计秘籍上网时刻:2007年10月24日PDF摘要:目录一、EMC工程师必须具备的八大技能二、EMC常用元件三、EMI/EMC设计经典85问四、EMC专用名词大全五、产品内部的EMC设计技巧六、电磁干扰的屏蔽方法七、电磁兼容(EMC)设计如何融入产品研发流程一、EMC工程师必须具备的八大技能EMC工程师需要具备那些技能?从企业产品需要进行设计、整改认证的过程看,EMC工程师必须具备以下八大技能:1、EMC的差不多测试项目以及测试过程把握;2、产品对应EMC的标准把握;3、产品的EMC整改定位思路把握;4、产品的各种认证流程把握;5、产品的硬件硬件知识,对电路(主控、接口)了解;6、EMC设计整改元器件(电容、磁珠、滤波器、电感、瞬态抑制器件等)使用把握;7、产品结构屏蔽设计技能把握;8、对EMC设计如何介入产品各个研发时期流程把握。
二、EMC常用元件介绍共模电感由于EMC所面临解决问题大多是共模干扰,因此共模电感也是我们常用的有力元件之一!那个地点就给大伙儿简单介绍一下共模电感的原理以及使用情形。
共模电感是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件,它由两个尺寸相同,匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上,形成一个四端器件,要关于共模信号出现出大电感具有抑制作用,而关于差模信号出现出专门小的漏电感几乎不起作用。
原理是流过共模电流时磁环中的磁通相互叠加,从而具有相当大的电感量,对共模电流起到抑制作用,而当两线圈流过差模电流时,磁环中的磁通相互抵消,几乎没有电感量,因此差模电流能够无衰减地通过。
因此共模电感在平稳线路中能有效地抑制共模干扰信号,而对线路正常传输的差模信号无阻碍。
共模电感在制作时应满足以下要求:1)绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘,以保证在瞬时过电压作用下线圈的匝间不发生击穿短路。
2)当线圈流过瞬时大电流时,磁芯不要显现饱和。
3)线圈中的磁芯应与线圈绝缘,以防止在瞬时过电压作用下两者之间发生击穿。
EMC整改步骤之一前言电磁干扰的观念与防制﹐在国内已逐渐受到重视。
虽然目前国内并无严格管制电子产品的电磁干扰(EMI)﹐但由于欧美各国多已实施电磁干扰的要求﹐加上数字产品的普遍使用﹐对电磁干扰的要求已是刻不容缓的事情。
笔者由于工作的关系﹐经常遇到许多产品已完成成品设计﹐因无法通过EMI测试﹐而使设计工程师花费许多时间和精力投入EMI的修改﹐由于属于事后的补救﹐往往投入许多时间与金钱﹐甚而影响了产品上市的时机2.正确的诊断要解决产品上的EMI问题﹐若能在产品设计之初便加以考虑﹐则可以节省事后再投入许多时间与金钱。
由于目前EMI Design—in的观念并不是十分普遍﹐而且由于事先的规划并不能保证其成品可以完全符合电磁干扰的测试在﹐所以如何正确的诊断EMI问题﹐对于设计工程师及EMI工程师是非常重要的。
事实上﹐我们如果把EMI当做一种疾病﹐当然平时的预防保养是很重要的﹐而一旦有疾病则正确的诊断﹐才能得到快速的痊愈﹐没有正确的诊断﹐找不到病症的源头﹐往往事倍功半而拖延费时.故在EMI的问题上﹐常常看到一个EMI有问题的产品﹐由于未能找到造成EMI问题的关键﹐花了许多时间﹐下了许多对策﹐却始终无法解决﹐其中亦不乏专业的EMI工程师。
以往谈到EMI往往强调对策方法﹐甚而视许多对策秘决或绝招﹐然而没有正确的诊断﹐而在产品上加了一大堆EMI抑制组件﹐其结果往往只会使EMI情况更糟。
笔者起初接触产品EMI对策修改时﹐会听到资深EMI工程师说把所有EMI对策拿掉﹐就可以通过测试。
初听以为是句玩笑话﹐如今回想这是很宝贵的经验谈.而后亦听到许多EMI工程师谈到类似的经验。
本文中将举出实际的例子﹐让读者更加了解EMI的对策观念。
一般提到如何解决EMI问题﹐大多说是case by case,当然从对策上而言﹐每一个产品的特性及电路板布线(layout)情况不同﹐故无法用几套方法而解决所有EMI的问题﹐但是长久以来﹐我们一直想要把处理EMI 问题并做适当的对策﹐另外也提供专业的EMI工程师一种参考方法.在此我们把电磁干扰与对策的一些心得经验整理﹐希望能对读者有些帮助。
涨知识:EMC诊断常用知识与技巧(二)通过之前那篇文章,相信大家对EMC整改的常用知识也有所了解了,本篇文章重点分享EMI部分的诊断技巧及案例分析。
一、如何判定噪声类型?1、传导噪声类型定位不同噪声类型,处理方式不同针对传导骚扰,行业内的经验是从超标的频率范围判定噪声是差模还是共模噪声,然后采取相应的整改措施。
这个分类是根据大量测试数据和整改经验而得出的结论,对工程分析具有很好的参考价值。
2、辐射噪声类型定位不同噪声类型,处理方式不同上图是辐射测试图片,可以看到有不同形状的噪声,如馒头波、尖峰脉冲,我们可以从测试波形大致判定是电源噪声或系统频率噪声发射出来的。
不同的噪声有不同的处理方法,重点是找准干扰源。
通常开关电源的噪声从频谱看是连续的,通常我们叫它“馒头波”或“宽带噪声”;而系统频率通常是孤立的,因此也叫“尖峰脉冲”或“窄带尖峰”。
了解了EMI从波形判定噪声类型后,如果出现问题,该如何分析噪声是从哪里出来的呢?接下来看看EMI的分析三部曲。
二、EMI分析三部曲EMI超标一般主要由以上三部分导致:电缆、结构、单板。
在遇到EMI问题时,也需从这三个方面诊断。
接下来针对这三种超标情况,分享一下诊断技巧。
首先来看电缆导致的超标问题。
1、电缆超标定位针对EMI,特别是辐射发射,大多数情况下是从线缆辐射出来的。
出现这种情况后,首先要判定整个系统有哪些电缆,如信号电缆、电源电缆。
在保证产品正常运行的情况下,可以先将信号电缆完全去掉,再检验是否有问题。
如果某个电缆去掉后测试结果变化很大甚至合格了,说明此条路径存在很大的干扰,可以采取相应的处理方法。
如果把信号电缆全部去除后,仍然没有变化,再检验电源电缆问题。
针对电源电缆有一个比较的诊断措施是使用磁环,直接在电线上绕两圈测试,确定改善效果。
如果效果改善明显,很大可能是电源端滤波没有处理好,反之要从结构或单板去分析。
2、结构超标定位针对结构问题,这个用来作为整改措施相对来说比较少,但用来定位是没有问题的。
EMC-EMI之综合解决方案引言概述:电磁兼容性(EMC)和电磁干扰(EMI)是现代电子设备设计和制造中的重要问题。
在一个复杂的电磁环境中,电子设备需要能够正常工作,而不会对其他设备或系统产生干扰。
为了解决这个问题,工程师们需要采取一系列综合的解决方案。
本文将介绍EMC-EMI综合解决方案的五个主要部分。
一、电磁兼容性设计1.1 电磁兼容性测试与分析:在设计阶段,工程师需要进行电磁兼容性测试和分析,以评估设备在电磁环境中的性能。
这包括测量设备的辐射和敏感性,以及分析设备的电磁兼容性问题。
1.2 电磁屏蔽设计:为了减少设备对外部电磁干扰的敏感性,工程师需要设计有效的电磁屏蔽。
这可以通过使用屏蔽材料、设计屏蔽结构和布线来实现。
1.3 地线和接地设计:良好的地线和接地设计是保证设备电磁兼容性的关键。
工程师需要注意地线的布线和连接,以减少电磁干扰的传导和辐射。
二、滤波器设计2.1 电源线滤波器:电源线滤波器可以有效地抑制电源线上的高频噪声和干扰。
工程师需要选择适当的滤波器类型和参数,以满足设备的EMI要求。
2.2 信号线滤波器:信号线滤波器可以减少信号线上的电磁干扰。
工程师需要根据信号频率和干扰源的特性选择合适的滤波器,并考虑滤波器对信号质量的影响。
2.3 模块化滤波器设计:对于大型系统或模块化设备,工程师可以设计模块化滤波器来简化滤波器的安装和维护。
这可以提高设备的可靠性和可维护性。
三、接地和屏蔽技术3.1 接地系统设计:良好的接地系统可以减少设备的地线回路干扰和地线回路噪声。
工程师需要设计合适的接地系统,包括接地电极的布置和连接。
3.2 屏蔽技术:除了电磁屏蔽设计外,工程师还需要考虑其他屏蔽技术,如屏蔽罩、屏蔽盒和屏蔽涂料。
这些技术可以进一步减少设备的辐射和敏感性。
3.3 防静电设计:静电会对电子设备的性能和可靠性产生负面影响。
工程师需要采取防静电设计措施,如使用防静电材料和接地技术,以减少静电干扰和损害。
EMC-EMI之综合解决方案EMC(Electromagnetic Compatibility)和EMI(Electromagnetic Interference)是电磁兼容性和电磁干扰的两个重要概念。
在现代电子设备和系统中,EMC和EMI问题越来越受到重视,因为电磁干扰会影响设备的正常工作,甚至会导致设备损坏。
因此,为了解决EMC和EMI问题,需要综合的解决方案。
一、电磁兼容性(EMC)问题1.1 电磁兼容性测试:通过电磁兼容性测试可以评估设备在电磁环境中的性能,包括传导和辐射干扰。
1.2 电磁兼容性设计:在设计阶段考虑电磁兼容性可以减少后期干扰问题的发生,包括布线设计、地线设计等。
1.3 电磁兼容性标准:遵循国际和国内的电磁兼容性标准可以确保设备在市场上的合规性,如CISPR、IEC等标准。
二、电磁干扰(EMI)问题2.1 电磁干扰源:识别和消除电磁干扰源是解决EMI问题的第一步,包括电源、信号线、开关电源等。
2.2 电磁屏蔽:采用合适的电磁屏蔽材料和技术可以有效减少电磁干扰的影响,如金属外壳、铁氧体材料等。
2.3 滤波器设计:在电路设计中加入滤波器可以减少电磁噪声的传播,提高系统的抗干扰能力。
三、综合解决方案3.1 综合测试:通过综合的EMC测试可以全面评估设备的电磁兼容性和抗干扰能力,及时发现和解决问题。
3.2 专业咨询:寻求专业的EMC工程师的建议和咨询可以匡助解决复杂的EMC和EMI问题,提高设备的性能。
3.3 持续改进:定期对设备进行EMC测试和评估,并不断改进设计和技术可以确保设备在不断变化的电磁环境中保持稳定性。
四、应用案例4.1 工业控制设备:在工业控制设备中,EMC和EMI问题尤其重要,因为设备的稳定性直接影响生产效率。
4.2 医疗设备:医疗设备对电磁干扰的敏感度较高,需要采用专业的EMC解决方案确保设备的安全和可靠性。
4.3 通信设备:在通信设备中,EMC和EMI问题会影响信号传输的质量,需要采取合适的措施保证通信质量。
EMI/EMC 设计经典问题集(五)
50、问在电路中,为什幺在SCL、SDA、AS 都串联一个电阻,电阻的大小在电路中都会有什幺影响?
答:上拉是增加抭干扰能力的,一般取值Vcc/1mA~10K;串联是阻尼用的,一般取33ohm~ 470ohm,即当信号线上的脉冲频率较高时将会从线的一端反射到另一端,这将可能影响数据及有EMI,加串一个电阻在线中间将
可有效控制这种反射。
51、品在做CE/FCC 测试时,如果在200MHz 时辐射偏高,超过可接受的范围,应该怎幺消除,磁珠应该怎幺选择,另外晶振倍频部分的辐射应该如
何去消除。
答:你谈到的问题实在是太简单,没有办法给与你一个非常准确的答复,
不过根据我个人的经验,给点思考的方法。
如果你能肯定是倍频,则主要对产生倍频的器件进行进行处理,这应该是
有目标的,在处理是可以直接试一试,将产生倍频的器件进行一个简单的屏
蔽(只需要用可乐罐做个屏蔽罩,关键是要注意接地。
)在进行测试看看辐射值是否降低,如果降低则明确辐射的来源,在专门对其进行屏蔽处理。
如果
没有变化,则应重点考虑一下,露在外面的传输线,如果传输线能接地一定
要接地,最好能采用屏蔽线试一试,看看有没有变化,以确认是否与传输线
有关。
最后就是箱体本身的屏蔽问题,这个问题比较复杂,而且成本较高,
是在没有办法的情况才考虑解决的方式。
这几种方式都尝试后,辐射值应该
会降低的。
52、最近在写一个2KW 的吸尘器软件,功能是实现了,但过不了EMC。
请指点下,软件上面采用哪种算法,可以过EMC! 功能简述如下:。
这个冬天最火、下载最多的EMC面试试题(有更改)更正,第4题最后的D选项改为串联桃花岛主:EMC界前辈,擅长解决各种疑难杂症,具有丰富的EMC理论和实践经验。
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一. 名词解释:(总分10 分,每小题2.5 分)20-H 原则:五-五规则:插入损耗:电压驻波比:二. 单项选择:(总分30 分,每小题1 分)1. 贴片电容的阻抗特性为:()2. 假如有两个上升沿时间分别为t1、t2的时钟信号,如果t1 对应的时钟信号带宽较大,则():A.t1 >t 2 B. t 1t2C. t1 =t2 D.与t1、t2无关3. 信息技术电磁骚扰要求和测量方法对应的国标是():A.GB9254 B. GB4943C. GB17626 D. GB176184. 如果要降低单个电容谐振频点的阻抗,可以采取():A.两个相同容值电容并联B.两个相同容值电容串联C.两个不同容值电容并联D.两个不同容值电容串联5. 关于电压驻波比,下面说法正确的是():A.≤1 B.≥1C.< 1="">.>16. 浪涌标准测试波形8/20us的8us指的是():A.波前时间B.半峰值时间C.信号周期D.持续时间7. 关于连接器选型,下面说法不正确的是():A.理想情况下,每个信号针都有相应的地针B.关键信号针要通过地针与其它信号针隔离C.信号针、电源针、地针的位置与数量,与辐射无关D.推荐使用地针与信号针交错排列的连接器8. 滤波器是常用的电磁干扰抑制元件,若用ZS表示源阻抗,ZL 表示负载阻抗, T形滤波器适合于哪种类型电路?():A. ZS低,ZL低 B.ZS高,ZL低C. ZS低,ZL高 D.ZS高,ZL高9. 以下器件正下方表层可以布线的是():A.隔离变压器、光电耦合器、继电器 B.晶体、晶振、时钟芯片C.模拟芯片、大规模可编程门阵列 D.以上全部错误10. 3W原则指的是():A.相临导线中心距离满足3倍线宽B.导线到板边的距离满足3倍线宽C.电源线宽度为信号线宽度的3倍D.电源线宽度为地线宽度的3倍11. 关于去耦合电容,选择不正确的描述():A.抑制逻辑器件切换产生的射频能量B.值越大,滤除射频能量的效果越好C.尽量靠近芯片的电源和接地引脚D.为器件提供局部化的DC电压源12. 若空间电磁波的场强为E,传播的功率密度为S,则空中波阻抗为()。
EMC考试题和答案一.选择题(单选或多选)1.电磁兼容性是指( B C)A.任何可能引起设备或系统性能降低或对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象;B.设备或系统在其电磁环境中能正常工作的能力;C.设备不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力;D.无线通讯、广播信号、雷达以及导体产生的电磁辐射。
2.医用电气设备的电磁兼容标准应适用下列哪一个(A )A.YY0505-2012 《医用电气设备第1-2部分:安全通用要求并列标准:电磁兼容要求和试验方法》;B.GB976.1-2007 《医用电气设备第1部分:安全通用要求》;C.GB/T 18268.1-2010 《测量、控制和实验室用的电设备电磁兼容性要求第1部分:通用要求》D.GB/T 18268.26-2010 《测量、控制和实验室用的电设备电磁兼容性要求第26部分:特殊要求体外诊断(IVD)医疗设备》3.从( C )开始,Ⅲ类医用电气设备在注册申报时应提交电磁兼容检测报告。
A.2012年12月17日;B.2012年12月19日;C.2014年1月1日;D.2015年1月1日。
4.工业、科学和医疗设备可以分类为:(A B )A.1组和2组;B.A类和B类;C.I类,II类和内部电源;D.A类,B类,C类和D类。
5.下列哪个是工业、科学和医疗设备中的A类设备(A B )A.在非家用和不直接连到住宅低压供电网的所有设施中使用的设备;B.家用和直接连到住宅低压供电网的所有设施中使用的设备;C. 为发挥其自身功能的需要而预期产生或使用传导耦合射频能量的所有工科医设备;D. 包括放电加工(EDM)和弧焊设备,以及为材料处理而有意产生或使用电磁辐射射频能量的所有工科医设备。
6.YY0505-2012标准中抗扰度试验项目有( A )个。
A.7B.9C.11D.157.YY0505-2012标准中工业、科学、医疗设备的常用电磁兼容性试验项目有(C )个(不包括断续骚扰(喀呖声))。
25、在电路板尺寸固定的情况下,如果设计中需要容纳更多的功能,就往往需要提高PCB的走线密度,但是这样有可能导致走线的相互干扰增强,同时走线过细也使阻抗无法降低,请介绍在高速(>100MHz)高密度PCB设计中的技巧?答:在设计高速高密度PCB时,串扰(crosstalk interference)确实是要特别注意的,因为它对时序(timing)与信号完整性(signal integrity)有很大的影响。
以下提供几个注意的地方:1.控制走线特性阻抗的连续与匹配。
2.走线间距的大小。
一般常看到的间距为两倍线宽。
可以透过仿真来知道走线间距对时序及信号完整性的影响,找出可容忍的最小间距。
不同芯片信号的结果可能不同。
3.选择适当的端接方式。
4.避免上下相邻两层的走线方向相同,甚至有走线正好上下重迭在一起,因为这种串扰比同层相邻走线的情形还大。
5.利用盲埋孔(blind/buried via)来增加走线面积。
但是PCB板的制作成本会增加。
在实际执行时确实很难达到完全平行与等长,不过还是要尽量做到。
除此以外,可以预留差分端接和共模端接,以缓和对时序与信号完整性的影响。
26、PCB设计中模拟电源处的滤波经常是用LC电路。
但是为什么有时LC比RC滤波效果差?答:LC与RC滤波效果的比较必须考虑所要滤掉的频带与电感值的选择是否恰当。
因为电感的感抗(reactance)大小与电感值和频率有关。
如果电源的噪声频率较低,而电感值又不够大,这时滤波效果可能不如RC。
但是,使用RC滤波要付出的代价是电阻本身会耗能,效率较差,且要注意所选电阻能承受的功率。
27、PCB设计中滤波时选用电感,电容值的方法是什么?答:电感值的选用除了考虑所想滤掉的噪声频率外,还要考虑瞬时电流的反应能力。
如果LC 的输出端会有机会需要瞬间输出大电流,则电感值太大会阻碍此大电流流经此电感的速度,增加纹波噪声(ripple noise)。
电容值则和所能容忍的纹波噪声规范值的大小有关。
纹波噪声值要求越小,电容值会较大。
而电容的ESR/ESL也会有影响。
另外,如果这LC是放在开关式电源(switching regulation power)的输出端时,还要注意此LC所产生的极点零点(pole/zero)对负反馈控制(negative feedback control)回路稳定度的影响。
28、EMI的问题和信号完整性的问题,是相互关联的,如何在定义标准的过程中,平衡两者?答:信号完整性和EMC还处于草案中不便于公开,至信号完整性和EMI两者如何平衡,这不是测试规范的事,如果要达到二者平衡,最好是降低通信速度,但大家都不认可。
29、PCB设计中如何尽可能的达到EMC要求,又不致造成太大的成本压力?答:PCB板上会因EMC而增加的成本通常是因增加地层数目以增强屏蔽效应及增加了ferrite bead、choke等抑制高频谐波器件的缘故。
除此之外,通常还是需搭配其它机构上的屏蔽结构才能使整个系统通过EMC的要求。
以下仅就PCB板的设计技巧提供几个降低电路产生的电磁辐射效应。
1、尽可能选用信号斜率(slew rate)较慢的器件,以降低信号所产生的高频成分。
2、注意高频器件摆放的位置,不要太靠近对外的连接器。
3、注意高速信号的阻抗匹配,走线层及其回流电流路径(return current path),以减少高频的反射与辐射。
4、在各器件的电源管脚放置足够与适当的去耦合电容以缓和电源层和地层上的噪声。
特别注意电容的频率响应与温度的特性是否符合设计所需。
5、对外的连接器附近的地可与地层做适当分割,并将连接器的地就近接到chassis ground。
6、可适当运用ground guard/shunt traces在一些特别高速的信号旁。
但要注意guard/shunt traces 对走线特性阻抗的影响。
7、电源层比地层内缩20H,H为电源层与地层之间的距离。
30、PCB设计中当一块PCB板中有多个数/模功能块时,常规做法是要将数/模地分开,原因何在?答:将数/模地分开的原因是因为数字电路在高低电位切换时会在电源和地产生噪声,噪声的大小跟信号的速度及电流大小有关。
如果地平面上不分割且由数字区域电路所产生的噪声较大而模拟区域的电路又非常接近,则即使数模信号不交叉,模拟的信号依然会被地噪声干扰。
也就是说数模地不分割的方式只能在模拟电路区域距产生大噪声的数字电路区域较远时使用。
31、在高速PCB设计时,设计者应该从那些方面去考虑EMC、EMI的规则呢?答:一般EMI/EMC设计时需要同时考虑辐射(radiated)与传导(conducted)两个方面. 前者归属于频率较高的部分(>30MHz)后者则是较低频的部分(<30MHz). 所以不能只注意高频而忽略低频的部分.一个好的EMI/EMC设计必须一开始布局时就要考虑到器件的位置,PCB迭层的安排,重要联机的走法,器件的选择等,如果这些没有事前有较佳的安排,事后解决则会事倍功半,增加成本. 例如时钟产生器的位置尽量不要靠近对外的连接器,高速信号尽量走内层并注意特性阻抗匹配与参考层的连续以减少反射,器件所推的信号之斜率(slew rate)尽量小以减低高频成分,选择去耦合(decoupling/bypass)电容时注意其频率响应是否符合需求以降低电源层噪声. 另外,注意高频信号电流之回流路径使其回路面积尽量小(也就是回路阻抗loop impedance尽量小)以减少辐射. 还可以用分割地层的方式以控制高频噪声的范围. 最后,适当的选择PCB与外壳的接地点(chassis ground)。
32、PCB设计时,怎样通过安排迭层来减少EMI问题?答:首先,EMI要从系统考虑,单凭PCB无法解决问题。
层叠对EMI来讲,我认为主要是提供信号最短回流路径,减小耦合面积,抑制差模干扰。
另外地层与电源层紧耦合,适当比电源层外延,对抑制共模干扰有好处。
33、PCB设计时,为何要铺铜?答:一般铺铜有几个方面原因:1,EMC.对于大面积的地或电源铺铜,会起到屏蔽作用,有些特殊地,如PGND起到防护作用。
2,PCB工艺要求。
一般为了保证电镀效果,或者层压不变形,对于布线较少的PCB板层铺铜。
3,信号完整性要求,给高频数字信号一个完整的回流路径,并减少直流网络的布线。
当然还有散热,特殊器件安装要求铺铜等等原因。
34、安规问题:FCC、EMC的具体含义是什么?答:FCC: federal communication commission 美国通信委员会;EMC: electro megnetic compatibility 电磁兼容。
FCC是个标准组织,EMC是一个标准。
标准颁布都有相应的原因,标准和测试方法。
35、在做pcb板的时候,为了减小干扰,地线是否应该构成闭和形式?答:在做PCB板的时候,一般来讲都要减小回路面积,以便减少干扰,布地线的时候,也不应布成闭合形式,而是布成树枝状较好,还有就是要尽可能增大地的面积。
36、PCB设计中,如何避免串扰?答:变化的信号(例如阶跃信号)沿传输线由A到B传播,传输线C-D上会产生耦合信号,变化的信号一旦结束也就是信号恢复到稳定的直流电平时,耦合信号也就不存在了,因此串扰仅发生在信号跳变的过程当中,并且信号沿的变化(转换率)越快,产生的串扰也就越大。
空间中耦合的电磁场可以提取为无数耦合电容和耦合电感的集合,其中由耦合电容产生的串扰信号在受害网络上可以分成前向串扰和反向串扰Sc,这个两个信号极性相同;由耦合电感产生的串扰信号也分成前向串扰和反向串扰SL,这两个信号极性相反。
耦合电感电容产生的前向串扰和反向串扰同时存在,并且大小几乎相等,这样,在受害网络上的前向串扰信号由于极性相反,相互抵消,反向串扰极性相同,叠加增强。
串扰分析的模式通常包括默认模式,三态模式和最坏情况模式分析。
默认模式类似我们实际对串扰测试的方式,即侵害网络驱动器由翻转信号驱动,受害网络驱动器保持初始状态(高电平或低电平),然后计算串扰值。
这种方式对于单向信号的串扰分析比较有效。
三态模式是指侵害网络驱动器由翻转信号驱动,受害的网络的三态终端置为高阻状态,来检测串扰大小。
这种方式对双向或复杂拓朴网络比较有效。
最坏情况分析是指将受害网络的驱动器保持初始状态,仿真器计算所有默认侵害网络对每一个受害网络的串扰的总和。
这种方式一般只对个别关键网络进行分析,因为要计算的组合太多,仿真速度比较慢。
37、在EMC测试中发现时钟信号的谐波超标十分严重,只是在电源引脚上连接去耦电容。
在PCB设计中需要注意哪些方面以抑止电磁辐射呢?答:EMC的三要素为辐射源,传播途径和受害体。
传播途径分为空间辐射传播和电缆传导。
所以要抑制谐波,首先看看它传播的途径。
电源去耦是解决传导方式传播,此外,必要的匹配和屏蔽也是需要的。
38、在PCB设计中,通常将地线又分为保护地和信号地;电源地又分为数字地和模拟地,为什么要对地线进行划分?答:划分地的目的主要是出于EMC的考虑,担心数字部分电源和地上的噪声会对其它信号,特别是模拟信号通过传导途径有干扰。
至于信号的和保护地的划分,是因为EMC中ESD静放电的考虑,类似于我们生活中避雷针接地的作用。
无论怎样分,最终的大地只有一个。
只是噪声泻放途径不同而已。
39、PCB设计中,在布时钟时,有必要两边加地线屏蔽吗?答:是否加屏蔽地线要根据板上的串扰/EMI情况来决定,而且如对屏蔽地线的处理不好,有可能反而会使情况更糟。
40、近端串扰和远端串扰与信号的频率和信号的上升时间是否有关系?是否会随着它们变化而变化?如果有关系,能否有公式说明它们之间的关系?答:应该说侵害网络对受害网络造成的串扰与信号变化沿有关,变化越快,引起的串扰越大,(V=L*di/dt)。
串扰对受害网络上数字信号的判决影响则与信号频率有关,频率越快,影响越大。
41、在设计PCB板时,有如下两个叠层方案:叠层1 》信号》地》信号》电源+1.5V 》信号》电源+2.5V》信号》电源+1.25V 》电源+1.2V 》信号》电源+3.3V 》信号》电源+1.8V》信号》地》信号叠层2 》信号》地》信号》电源+1.5V》信号》地》信号》电源+1.25V +1.8V 》电源+2.5V +1.2V》信号》地》信号》电源+3.3V 》信号》地》信号哪一种叠层顺序比较优选?对于叠层2,中间的两个分割电源层是否会对相邻的信号层产生影响?这两个信号层已经有地平面给信号作为回流路径。
答:应该说两种层叠各有好处。
第一种保证了平面层的完整,第二种增加了地层数目,有效降低了电源平面的阻抗,对抑制系统EMI有好处。
理论上讲,电源平面和地平面对于交流信号是等效的。