emc电磁兼容分析
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EMC电磁兼容测试报告
一、测试目的
电磁兼容(EMC)测试是对电子设备的电磁辐射和电磁抗扰能力进行
评估的过程。
本次测试旨在评估被测设备在电磁环境中是否能够正常工作,并且不会对周围电子设备产生干扰。
二、测试范围
本次测试对被测设备的辐射电磁场和抗扰能力进行了评估。
测试涉及
以下方面:
1.辐射电磁场测试:测量被测设备在使用过程中发出的电磁辐射水平,评估其是否符合相关标准要求。
2.抗扰能力测试:通过模拟实际工作环境中的干扰源,评估被测设备
对外部电磁干扰的抵抗能力。
三、测试方法
1.辐射电磁场测试:使用设备测量被测设备在各个频段的辐射电磁场
强度,并与相关标准进行比较。
2.抗扰能力测试:将被测设备置于模拟干扰环境中,通过测量其输出
信号的质量和稳定性来评估其抗扰能力。
四、测试结果
1.辐射电磁场测试结果:根据测试数据和相关标准要求,被测设备在
所有频段的辐射电磁场强度均符合要求,并未产生超出标准的辐射水平。
2.抗扰能力测试结果:在模拟干扰环境下,被测设备的输出信号质量和稳定性均良好,符合相关标准要求。
五、结论
根据测试结果,被测设备在电磁环境下表现出良好的电磁兼容性能,能够正常工作且不会对周围设备产生干扰。
符合相关标准要求。
六、建议
鉴于被测设备经过了电磁兼容测试并符合相关标准要求,建议继续进行后续的功能和性能测试,以确保设备在各个方面都具备稳定和可靠的性能。
七、测试人员信息
测试人员:XXX。
emc电磁兼容设计与测试案例分析
电磁兼容性(EMC)设计和测试案例分析是指在设计、制造和入
网系统产品时,使用规范和测试方法,检测出其EMC行为。
本文将介
绍用于EMC设计和测试的常用方法和技术,以及常见的案例分析。
首先,要搞清楚EMC测试的目的。
有两个主要的方面需要考虑:
一是抑制电磁波的发射,以确保其周围环境或附近系统不受EMC污染;二是防止EMC干扰自身系统。
为了做到这一点,需要考虑系统的整体
结构,特别是各组件之间的共性与局部信号分布特性,以及由各组件
信号导致的EMC干扰和故障影响。
其次是EMC设计方法。
EMC设计流程主要包括总体设计、EMC抑制、EMC测试、仿真分析和调试调试等等。
具体的步骤就是可用性分析、选择民用和兼容的电子元器件、排列电子元器件、降低EMC/EMI噪声源、分离电源和电路、抑制电缆电磁感应、引入EMI抑制组件、使用EMC封装等等。
最后是EMC测试案例分析。
常见的EMC案例分析包括测试电源线
的EMC性能、测试产品的电磁干扰抑制治理能力等。
通常,测试主要
通过发射测量等标准EMC测试方法来完成,以确定产品能够在EMC环
境中正常运行,减少EMC/EMI干扰对其他系统的损害。
电路中的电磁兼容性(EMC)设计与测试在现代电子产品的设计与制造过程中,电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)是一个至关重要的因素。
EMC设计与测试旨在确保电子设备能够在电磁环境中正常运行并且不会对其他设备和系统造成干扰。
本文将重点介绍电路中的EMC设计与测试的关键要点。
一、什么是电磁兼容性(EMC)设计与测试电磁兼容性(EMC)是指电子设备在实际应用中与周围环境的电磁场相互作用时能够正常工作的能力。
正常工作包括两个方面,一是设备本身不会受到来自外部电磁场的干扰,二是设备自身产生的电磁干扰不会超出规定的范围,不会对其他设备和系统造成干扰。
EMC设计与测试就是为了确保电子设备在现实环境中能够满足上述要求。
EMC设计的关键在于避免或减小电磁干扰的产生,而EMC 测试则是验证设计的有效性和设备的兼容性。
通过EMC设计与测试,可以提高电子设备的性能和可靠性,降低设备故障率和维修成本。
二、EMC设计与测试的关键要点1. 设计阶段的EMC考虑在电子产品的设计阶段,应该考虑EMC设计的要求。
首先,需要了解产品的使用环境和电磁兼容性的相关标准。
其次,要合理规划电路板的布局和内部组件的排列,避免干扰源之间的相互影响。
另外,需要合理选择电磁屏蔽材料和滤波器,减少电磁辐射和敏感元器件的干扰。
2. 线路板布局与屏蔽设计线路板布局是EMC设计中的重要环节。
应该避免长线和大回路的存在,缩短信号线长度,合理规划地线和电源线的走向。
此外,还应注意信号线与电源线的交叉和平行布局,减少互相之间的干扰。
屏蔽设计是减小电磁辐射和电磁感应的重要手段。
通过采用合适的屏蔽材料,如金属壳体或导电涂层,并合理设置接地结构,可以有效地屏蔽和隔离电磁波,减小干扰。
3. 滤波器的选择与应用滤波器在EMC设计中起到了重要的作用。
电子设备通常需要使用电源滤波器和信号滤波器,以减少干扰源对电源和信号线的影响。
电源滤波器主要工作在电源输入端,用于滤除电源线上的高频噪声。
电磁兼容(EMC)市场分析现状介绍电磁兼容(EMC)是指在现代社会中电子设备和系统之间共存时的相互影响以及如何有效地管理这些影响的能力。
EMC市场是一个快速发展的行业,涵盖了许多不同的领域,包括电子通信、汽车、航空航天、医疗设备、工业自动化等。
本文将对电磁兼容市场的现状进行分析,讨论市场规模、趋势、影响因素等方面的内容。
市场规模EMC市场的规模不断扩大,并呈现出稳步增长的趋势。
据调研机构的数据显示,2019年全球EMC市场的规模超过了1000亿元人民币,预计到2025年将突破2000亿元人民币。
这一增长主要受到以下几个因素的驱动:1.电子设备的普及:随着科技的不断进步,电子设备的普及程度越来越高。
人们对于更多便捷的通信、娱乐、工作等需求推动了电子设备的广泛应用,从而带动了EMC市场的发展。
2.法规的严格要求:为了保证电子设备和系统之间的兼容性,许多国家和地区都制定了严格的EMC法规和标准。
这些法规要求电子设备在设计和生产过程中必须满足一定的EMC要求,从而推动了市场对EMC解决方案的需求。
3.新兴行业的崛起:随着新兴行业如物联网、自动驾驶、5G通信等的快速发展,对EMC技术的需求也日益增长。
这些新兴行业对于电子设备的互联互通提出了更高的要求,需要更先进的EMC解决方案来应对复杂的电磁环境。
市场趋势在电磁兼容市场中,有几个主要的趋势值得关注:1.高频化:随着5G等新一代通信技术的快速发展,电子设备的工作频率逐渐提高。
这对EMC技术提出了更高的要求,需要更强大的电磁屏蔽和抗干扰能力。
因此,市场上出现了更多高频EMC解决方案的需求。
2.个性化需求:不同的行业和应用对于EMC的需求各有差异,需要个性化的解决方案。
例如,在医疗设备领域,对电磁辐射的限制更为严格;在汽车行业,对抗干扰能力的要求更高。
因此,EMC市场正朝着提供个性化解决方案的方向发展。
3.绿色化:在EMC解决方案中,节能减排问题日益受到关注。
电磁兼容性分析与设计方法1. 简介电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC)指的是电子设备在同一电磁环境中能够相互协调地正常工作,而不会产生不必要的干扰或者受到外界干扰的能力。
在现代社会中,电磁兼容性已经成为了电子设备设计和制造过程中不可忽视的重要方面。
为了确保设备在复杂电磁环境中正常工作,我们需要进行电磁兼容性分析与设计。
2. 电磁兼容性分析电磁兼容性分析是指通过对设备的电磁环境和电磁特性进行全面、系统的分析,从而确定设备是否满足电磁兼容性要求的过程。
电磁兼容性分析的目的是找出电磁干扰源和受到干扰的设备之间的关系,进而分析出产生干扰的原因,并提出相应的改进措施。
2.1 电磁兼容性预测电磁兼容性预测是电磁兼容性分析的重要组成部分,它通过建立模型和仿真技术来预测设备在电磁环境下的性能。
其中,建立设备的数学模型是关键步骤之一,可以使用有限元方法、边界元方法等数值计算方法进行模拟。
通过对模型进行仿真计算,可以预测设备在电磁环境中的电磁辐射和敏感度等关键指标。
2.2 电磁干扰源识别电磁干扰源识别是电磁兼容性分析的另一个重要任务,通过对电磁环境中的干扰源进行分析和定位,可以找到干扰源与受干扰设备之间的关联性。
常用的方法包括频谱分析、干扰源特征提取等。
通过鉴别干扰源的特征和模式,可以制定相应的干扰抑制策略,提高设备的抗干扰能力。
3. 电磁兼容性设计方法电磁兼容性设计是指通过合理的设计和抑制措施,提高设备的电磁兼容性能力。
在设计过程中,应充分考虑设备的电磁环境和接口特性,并采用相应的设计方法。
3.1 接地设计接地是电磁兼容性设计的基础,合理的接地设计可以降低设备与地之间的电位差,减少干扰源和受干扰设备之间的相互影响。
接地设计包括设备内部接地和系统整体接地,需要考虑接地电阻、接地回路的布局等因素。
3.2 滤波设计滤波设计是通过在电路中引入滤波器来降低干扰源的电磁辐射和提高设备的抗干扰能力。
分合闸电磁铁的电磁兼容性分析与优化电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)是指电子设备在相同电磁环境中正常运行,并与其他电子设备无干扰的能力。
在电力系统中,分合闸电磁铁作为重要的开关装置,其电磁兼容性对于保证系统正常运行和提高电力设备的可靠性具有重要意义。
本文将对分合闸电磁铁的电磁兼容性进行分析,并提出一些优化措施。
一、分析电磁兼容性问题分合闸电磁铁在工作过程中会产生电磁辐射和敏感性问题。
首先,电磁辐射问题会对周围设备产生干扰,影响系统的正常运行。
其次,敏感性问题会使得电磁铁容易受到外界干扰,导致开关失效或工作不稳定。
因此,我们需要对这些问题进行分析。
1. 电磁辐射问题分析电磁辐射问题主要通过测量电磁场强度来分析。
我们可以采用电磁场强度测试仪进行测量,以确定分析电磁辐射的频率范围和强度分布情况。
在分析过程中,需要注意测试仪器选择的合适性和测试环境的模拟实际工作环境。
2. 敏感性问题分析敏感性问题主要通过电磁兼容性试验来进行分析。
我们可以通过给电磁铁施加不同强度和频率的电磁场来测试其工作状态。
同时,还需要观察电磁铁在不同环境下的性能表现,如温度和湿度等因素对电磁铁的影响。
二、优化分合闸电磁铁的电磁兼容性在分析了分合闸电磁铁的电磁兼容性问题后,为了提高其电磁兼容性,我们可以采取以下优化措施:1. 优化电磁辐射为了减少电磁辐射对周围设备的干扰,我们可以采用以下措施:(1)合理设计电磁铁的结构,增加屏蔽层或屏蔽罩,以降低电磁辐射。
(2)优化电磁铁的供电线路,避免电流回路产生辐射源。
(3)选择合适的电磁铁工作方式和控制信号频率,使其工作在低频率范围内,减少辐射强度。
2. 提高敏感性为了提高电磁铁的敏感性,我们可以采用以下措施:(1)优化电磁铁的工作环境,减少外界干扰,如避免高频电磁场和强磁场的干扰。
(2)合理设计电磁铁的接线和接地,减少电磁干扰。
(3)对电磁铁进行故障模式分析,采用可靠性设计,以降低故障率。
集成电路设计中的电磁兼容性分析随着现代电子设备的普及,人们对电磁兼容性的关注度也日益提高。
电磁兼容性(EMC)是指电子设备在电磁环境下的工作能力,其包括两个方面,即电磁兼容(EMI)和抗干扰(EMS)。
其中,EMI指的是电子设备产生的电磁辐射或传导干扰到其他设备和系统,而EMS则是指电子设备能够在电磁干扰环境下工作正常。
在电子工程中,EMC问题的解决是非常重要的,因为如果电子设备没有EMC,将会对周围的电子设备和系统产生严重的干扰,影响设备的正常工作。
集成电路设计中,电磁兼容性分析尤其重要。
集成电路(IC)是一种电子器件,是许多电子设备的核心部件。
集成电路设计的目标是保证新产品的性能、功能和生产成本。
在设计阶段,确保电磁兼容性可以帮助设计人员预测和解决IC的EMI和EMS问题。
本文将讨论在集成电路设计中,如何进行电磁兼容性分析。
一、减少辐射干扰首先,要减少IC产生的辐射干扰,设计人员需要采取一些措施。
其中,最重要的是结构分析。
设计人员需要分析IC的结构,确定哪些部分更有可能产生辐射干扰。
然后,对这些部分进行优化,找出并消除潜在的干扰源。
此外,布线也是一个重要的方面。
通常情况下,IC的铜层和信号层必须严格分开。
同时,布线也需要尽可能地降低EMI的影响。
例如,在互连线路上,可以采用缠绕在一起的方式,这样可以减少线路之间的EMI。
二、降低传导干扰在集成电路设计中,另一个关键问题是如何降低传导干扰。
传导干扰是指电路之间通过传导方式发生相互干扰。
再次,结构分析和信号线路都是非常关键的。
在结构分析方面,设计人员需要注意两个方面。
首先,不同信号之间应该尽可能远离。
其次,电路的光源和灯光源应该远离敏感器件。
在信号线路方面,设计人员需要采取预防措施来降低传输EMI。
首先,信号线应该尽可能地短,这有助于降低信号线上的电磁辐射。
其次,为了降低传导干扰,可以采用屏蔽线路技术,即在信号线的周围加上屏蔽层,以减少传输时的EMI。
电磁兼容性测试与分析技术研究与实现电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)是指各种电子设备在同一电磁环境下共存,并且互不干扰的能力。
在现代社会中,电磁波频繁出现于各种电子设备和系统中,如通信设备、计算机、雷达、无线电等。
然而,频繁的电磁波辐射和电磁互干扰会对设备的正常工作和通信造成严重影响。
因此,电磁兼容性的测试与分析对于确保电子设备和系统的稳定运行至关重要。
本文将探讨电磁兼容性测试与分析技术的研究与实现,并介绍一些常用的技术方法和工具。
一、电磁兼容性测试技术1. 电磁辐射测试:电磁辐射是指电子设备在工作过程中发射的电磁波。
电磁辐射测试的目的是测量设备在不同频段下的辐射功率,并评估其是否符合国际标准和法规。
常用的电磁辐射测试方法包括在规定的接收距离上测量辐射场强度、利用半暗室进行辐射测试等。
2. 电磁敏感性测试:电磁敏感性是指设备受到外部电磁波干扰时的敏感程度。
电磁敏感性测试的目的是确定设备是否易受到干扰,并评估其对干扰信号的抵抗能力。
常用的电磁敏感性测试方法包括在设备附近引入外部信号进行干扰测试、测试设备在不同干扰源下的工作能力等。
3. 电磁传导测试:电磁传导是指电子设备之间通过导线或电磁场而发生的互相干扰。
电磁传导测试的目的是评估设备在传导路径上的耦合电流和电压,并检测是否产生过大的互相干扰。
常用的电磁传导测试方法包括对设备进行输入电流和电压的测量、检测设备之间的电磁干扰等。
二、电磁兼容性分析技术1. 电磁模拟:电磁模拟是通过计算机模拟电磁场分布和干扰传播情况,以评估设备的电磁兼容性。
通过建立相应的电磁模型,可以预测设备在特定环境下的电磁性能,并优化设备的设计。
常用的电磁模拟方法包括有限元法、边界元法、有限差分法等。
2. 电磁兼容性分析软件:为了辅助电磁兼容性分析,开发了许多专门的软件工具。
这些软件工具可以帮助工程师对设备进行电磁兼容性分析,快速定位问题和优化设计。
电磁兼容性测试与分析方法研究随着现代电子技术的迅猛发展,电磁兼容性(EMC)问题越来越受到重视。
为了确保电子设备在电磁环境中能够正常工作并与其他设备协同运行,进行电磁兼容性测试与分析显得尤为重要。
本文将介绍电磁兼容性测试与分析的相关方法研究。
一、电磁兼容性测试方法1. 辐射发射测试辐射发射测试是评估电子设备在工作状态下对周围电磁环境产生的电磁辐射的能力。
该测试方法分为全天线法和局部天线法。
在全天线法中,使用特定天线对设备进行扫描,以测量其辐射磁场强度。
而局部天线法则是将天线直接放置在要测试的设备上,以测量其外部电磁辐射。
2. 抗辐射测试抗辐射测试是评估电子设备对来自外部电磁环境的辐射噪声的抵抗能力。
测试中,将设备置于被电磁干扰的环境下,检测其工作状态是否受到干扰。
通过测量设备受到的辐射场强度和工作状态的变化,可以评估设备的抗辐射能力。
3. 寄生耦合测试寄生耦合测试是评估设备在外部电磁场下与其他设备之间通过互感或电场耦合引入的干扰情况。
该测试方法通常使用专门设计的耦合装置来模拟实际的耦合环境,通过测量干扰信号的幅度和频率特性,评估设备间的耦合干扰。
4. 传导敏感度测试传导敏感度测试是评估设备对通过传导方式引入的干扰的敏感程度。
测试中,将设备置于电磁干扰源旁边,并通过测量设备输入或输出端口的信号质量变化来评估设备的传导敏感性。
二、电磁兼容性分析方法1. 电磁场分析电磁场分析是通过数值模拟方法来预测电磁场的分布和辐射特性。
采用有限元或有限差分等数值计算方法,可以模拟电磁场在设备和周围环境中的传播和散射规律,辅助评估设备的电磁兼容性。
2. 电磁耦合路径分析电磁耦合路径分析是通过分析设备内部的电磁耦合路径,确定主要耦合路径和敏感路径。
通过对接地、信号线、电源线等关键部件的特性和布局进行分析,可以有效减少电磁耦合引起的故障。
3. 电磁环境建模与仿真电磁环境建模与仿真是通过建立电磁环境的模型,并通过仿真计算来分析设备在该环境下的电磁性能和敏感性。
本文就旁路电容、电源、地线设计、电压误差和由PCB布线引起的电磁干扰(EMI)等几个方面,讨论模拟和数字布线的基本相似之处及差别。
工程领域中的数字设计人员和数字电路板设计专家在不断增加,这反映了行业的发展趋势。
尽管对数字设计的重视带来了电子产品的重大发展,但仍然存在,而且还会一直存在一部分与模拟或现实环境接口的电路设计。
模拟和数字领域的布线策略有一些类似之处,但要获得更好的结果时,由于其布线策略不同,简单电路布线设计就不再是最优方案了。
本文就旁路电容、电源、地线设计、电压误差和由PCB布线引起的电磁干扰(EMI)等几个方面,讨论模拟和数字布线的基本相似之处及差别。
模拟和数字布线策略的相似之处旁路或去耦电容在布线时,模拟器件和数字器件都需要这些类型的电容,都需要靠近其电源引脚连接一个电容,此电容值通常为0.1uF。
系统供电电源侧需要另一类电容,通常此电容值大约为10uF。
在电路板上加旁路或去耦电容,以及这些电容在板上的位置,对于数字和模拟设计来说都属于常识。
但有趣的是,其原因却有所不同。
在模拟布线设计中,旁路电容通常用于旁路电源上的高频信号,如果不加旁路电容,这些高频信号可能通过电源引脚进入敏感的模拟芯片。
一般来说,这些高频信号的频率超出模拟器件抑制高频信号的能力。
如果在模拟电路中不使用旁路电容的话,就可能在信号路径上引入噪声,更严重的情况甚至会引起振动。
对于控制器和处理器这样的数字器件,同样需要去耦电容,但原因不同。
这些电容的一个功能是用作“微型”电荷库。
在数字电路中,执行门状态的切换通常需要很大的电流。
由于开关时芯片上产生开关瞬态电流并流经电路板,有额外的“备用”电荷是有利的。
如果执行开关动作时没有足够的电荷,会造成电源电压发生很大变化。
电压变化太大,会导致数字信号电平进入不确定状态,并很可能引起数字器件中的状态机错误运行。
流经电路板走线的开关电流将引起电压发生变化,电路板走线存在寄生电感,可采用如下公式计算电压的变化:V = LdI/dt其中,V = 电压的变化;L = 电路板走线感抗;dI = 流经走线的电流变化;dt =电流变化的时间。
因此,基于多种原因,在供电电源处或有源器件的电源引脚处施加旁路(或去耦)电容是较好的做法。
电源线和地线要布在一起此电路板上,设计出的环路面积为697cm2。
采用图3所示的方法,电路板上或电路板外的辐射噪声在环路中感应电压的可能性可大为降低。
模拟和数字领域布线策略的不同之处地平面是个难题电路板布线的基本知识既适用于模拟电路,也适用于数字电路。
一个基本的经验准则是使用不间断的地平面,这一常识降低了数字电路中的dI/dt(电流随时间的变化)效应,这一效应会改变地的电势并会使噪声进入模拟电路。
数字和模拟电路的布线技巧基本相同,但有一点除外。
对于模拟电路,还有另外一点需要注意,就是要将数字信号线和地平面中的回路尽量远离模拟电路。
这一点可以通过如下做法来实现:将模拟地平面单独连接到系统地连接端,或者将模拟电路放置在电路板的最远端,也就是线路的末端。
这样做是为了保持信号路径所受到的外部干扰最小。
对于数字电路就不需要这样做,数字电路可容忍地平面上的大量噪声,而不会出现问题。
元件的位置如上所述,在每个PCB设计中,电路的噪声部分和“安静”部分(非噪声部分)要分隔开。
一般来说,数字电路“富含”噪声,而且对噪声不敏感(因为数字电路有较大的电压噪声容限);相反,模拟电路的电压噪声容限就小得多。
两者之中,模拟电路对开关噪声最为敏感。
在混合信号系统的布线中,这两种电路要分隔开,如图4所示。
PCB设计产生的寄生元件PCB设计中很容易形成可能产生问题的两种基本寄生元件:寄生电容和寄生电感。
设计电路板时,放置两条彼此靠近的走线就会产生寄生电容。
可以这样做:在不同的两层,将一条走线放置在另一条走线的上方;或者在同一层,将一条走线放置在另一条走线的旁边,如图5所示。
在这两种走线配置中,一条走线上电压随时间的变化(dV/dt)可能在另一条走线上产生电流。
如果另一条走线是高阻抗的,电场产生的电流将转化为电压。
快速电压瞬变最常发生在模拟信号设计的数字侧。
如果发生快速电压瞬变的走线靠近高阻抗模拟走线,这种误差将严重影响模拟电路的精度。
在这种环境中,模拟电路有两个不利的方面:其噪声容限比数字电路低得多;高阻抗走线比较常见。
采用下述两种技术之一可以减少这种现象。
最常用的技术是根据电容的方程,改变走线之间的尺寸。
要改变的最有效尺寸是两条走线之间的距离。
应该注意,变量d 在电容方程的分母中,d增加,容抗会降低。
可改变的另一个变量是两条走线的长度。
在这种情况下,长度L降低,两条走线之间的容抗也会降低。
另一种技术是在这两条走线之间布地线。
地线是低阻抗的,而且添加这样的另外一条走线将削弱产生干扰的电场,如图5所示。
电路板中寄生电感产生的原理与寄生电容形成的原理类似。
也是布两条走线,在不同的两层,将一条走线放置在另一条走线的上方;或者在同一层,将一条走线放置在另一条的旁边,如图6所示。
在这两种走线配置中,一条走线上电流随时间的变化(dI/dt),由于这条走线的感抗,会在同一条走线上产生电压;并由于互感的存在,会在另一条走线上产生成比例的电流。
如果在第一条走线上的电压变化足够大,干扰可能会降低数字电路的电压容限而产生误差。
并不只是在数字电路中才会发生这种现象,但这种现象在数字电路中比较常见,因为数字电路中存在较大的瞬时开关电流。
为消除电磁干扰源的潜在噪声,最好将“安静”的模拟线路和噪声I/O端口分开。
要设法实现低阻抗的电源和地网络,应尽量减小数字电路导线的感抗,尽量降低模拟电路的电容耦合。
电磁干扰的主要方式是传导干扰、辐射干扰、共阻抗耦合和感应耦合。
对这几种途径产生的干扰我们应采用的相应对策:传导采取滤波,辐射干扰采用屏蔽和接地等措施,就能够大大提高产品的抵抗电磁干扰的能力,也可以有效的降低对外界的电磁干扰。
本文从滤波设计、接地设计、屏蔽设计和PCB布局布线技巧四个角度,介绍EMC的设计技巧。
一、EMC滤波设计技巧EMC设计中的滤波器通常指由L,C构成的低通滤波器。
滤波器结构的选择是由"最大不匹配原则"决定的。
即在任何滤波器中,电容两端存在高阻抗,电感两端存在低阻抗。
图1是利用最大不匹配原则得到的滤波器的结构与ZS和ZL的配合关系,每种情形给出了2种结构及相应的衰减斜率(n表示滤波器中电容元件和电感元件的总数)。
其中:l和r分别为引线的长度和半径。
寄生电感会与电容产生串联谐振,即自谐振,在自谐振频率fo处,去耦电容呈现的阻抗最小,去耦效果最好。
但对频率f高于f/o的噪声成份,去耦电容呈电感性,阻抗随频率的升高而变大,使去耦或旁路作用大大下降。
实践中,应根据噪声的最高频率fmax来选择去耦电容的自谐振频率f0,最佳取值为fo=fmax。
去耦电容容量的选择在数字系统中,去耦电容的容量通常按下式估算:二、EMC接地设计接地是最有效的抑制骚扰源的方法,可解决50%的EMC问题。
系统基准地与大地相连,可抑制电磁骚扰。
外壳金属件直接接大地,还可以提供静电电荷的泄漏通路,防止静电积累。
在地线设计中应注意以下几点:(1)正确选择单点接地与多点接地在低频电路中,信号的工作频率小于1MHz,它的布线和器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而应采用单点接地。
当信号工作频率大于10MHz时,地线阻抗变得很大,此时应尽量降低地线阻抗,应采用就近多点接地。
当工作频率在1~10MHz时,如果采用一点接地,其地线长度不应超过波长的1/20,否则应采用多点接地法。
(2)将数字电路与模拟电路分开电路板上既有高速逻辑电路,又有线性电路,应使它们尽量分开,而两者的地线不要相混,分别与电源端地线相连。
要尽量加大线性电路的接地面积。
(3)尽量加粗接地线若接地线很细,接地电位则随电流的变化而变化,致使电子设备的定时信号电平不稳,抗噪声性能变坏。
因此应将接地线尽量加粗,使它能通过三位于印制电路板的允许电流。
如有可能,接地线的宽度应大于3mm。
(4)将接地线构成闭环路设计只由数字电路组成的印制电路板的地线系统时,将接地线做成闭环路可以明显的提高抗噪声能力。
其原因在于:印制电路板上有很多集成电路组件,尤其遇有耗电多的组件时,因受接地线粗细的限制,会在地结上产生较大的电位差,引起抗噪声能力下降,若将接地结构成环路,则会缩小电位差值,提高电子设备的抗噪声能力。
三、EMC屏蔽设计屏蔽就是以金属隔离的原理来控制某一区域的电场或磁场对另一区域的干扰。
它包括两个含义:一是将电路、电缆或整个系统的干扰源包围起来,防止电磁干扰向外扩散;二是用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来,防止它们受到外界电磁干扰的影响。
屏蔽按照机理可以分为电场屏蔽、磁场屏蔽、电磁场屏蔽三种不同方式。
电场屏蔽电子设备中的电场通常是交变电场,因此可以将两个系统间的电场感应认为是两个系统之间分布电容Cj的耦合,如图2所示。
则接受器上的感应电压为由此可知,要使接受器的感应电压Us减小,Zp应尽可能的小。
所以,屏蔽体必须选择导电性能良好的材料,而且须有良好的接地。
否则,因为Cl>Cj,C2>Cj,若屏蔽体的接地电阻较大,将使屏蔽体加入后造成的干扰反而变得更大。
磁场屏蔽磁场屏蔽是指对低频磁场和高频磁场的屏蔽。
低频磁场的屏蔽采用高导磁率的铁磁性材料。
利用铁磁性材料的高导磁率对干扰磁场进行分路,使通过空气的磁通大为减少,从而降低对被干扰源的影响,起到磁场屏蔽的作用。
由于是磁分路,所以屏蔽材料屏蔽材料的磁导率U越高,屏蔽罩屏蔽罩越厚,磁分路流过的磁通越多,屏蔽效果越好。
高频磁场的屏蔽采用低电阻率的良导体作为屏蔽材料屏蔽材料。
外界高频磁场在屏蔽体中产生涡流,涡流形成的磁场抑制和抵消外界磁场,从而起到了屏蔽的作用。
与低频磁屏蔽不同,由于高频涡流的趋肤效应,屏蔽体的尺寸并不是屏蔽效果的关键所在,而且屏蔽体接地与否和屏蔽效果也没有关系。
但对于高频磁屏蔽的金属良导体而言,若有良好的接地,则同时具备了电场屏蔽和磁场屏蔽的效果。
所以,通常高频磁屏蔽的屏蔽体也应接地。
电磁场屏蔽电磁场屏蔽是利用屏蔽体对电场和磁场同时加以屏蔽,一般用来对高频电磁场进行屏蔽。
由前述可知,对于频率较高的干扰电压,选择良导体制作屏蔽体,且有良好的接地,则可起到对电场和磁场同时进行屏蔽的效果。
但是必须注意,对高频磁场屏蔽的涡流不仅对外来干扰产生抵制作用,同时还可能对被屏蔽体保护的设备内部带来不利的影响,从而产生新的干扰。
四、PCB设计之布局布线策略1.选择合理的导线宽度由于瞬变电流在印制线条上所产生的冲击干扰主要是由印制导线的电感成分造成的,因此应尽量减小印制导线的电感量。