電磁干擾(Electromagnetic Interference),簡稱EMI,有傳導干擾和輻射干擾兩種。傳導干擾主要是電子設備產(chǎn)生的干擾信號通過導電介質或公共電源線互相產(chǎn)生干擾;輻射干擾是指電子設備產(chǎn)生的干擾信號通過空間耦合把干擾信號傳給另一個電網(wǎng)絡或電子設備。
為了防止一些電子產(chǎn)品產(chǎn)生的電磁干擾影響或破壞其它電子設備的正常工作,各國政府或一些國際組織都相繼提出或制定了一些對電子產(chǎn)品產(chǎn)生電磁干擾有關規(guī)章或標準,符合這些規(guī)章或標準的產(chǎn)品就可稱為具有電磁兼容性EMC(Electromagnetic Compatibility)。
電磁兼容性EMC 標準不是恒定不變的,而是天天都在改變,這也是各國政府或經(jīng)濟組織,保護自己利益經(jīng)常采取的手段。
6、國際電工委員會IEC有以下分會進行EMC標準研究 -CISPR:國際無線電干擾特別委員會 -TC77:電氣設備(包括電網(wǎng))內電磁兼容技術委員會 -TC65:工業(yè)過程測量和控制 5、電壓暫降,短時中斷和電壓變化抗擾度測試(DIP) 8、電力線感應/接觸(Power induction/contact) B級:試驗中性能暫時降低,功能不喪失,實驗后能自行恢復 C級:功能允許喪失,但能自恢復,或操作者干預后能恢復 R級:除保護元件外,不允許出現(xiàn)因設備(元件)或軟件損壞數(shù)據(jù)丟失而造成不能恢復的功能喪失或性能降低。 5、電壓暫降,短時中斷和電壓變化抗擾度測試(DIP) 8、電力線感應/接觸(Power induction/contact) -電磁干擾的時域與頻域描述 :時域特性
-電磁干擾的時域與頻域描述 :頻域特性
-電磁干擾的時域與頻域描述 :周期梯形波的
-電磁干擾的時域與頻域描述:寬帶噪聲
-電磁干擾的時域與頻域描述:時鐘與數(shù)據(jù)噪聲
-分貝(dB)的概念 分貝是電磁兼容中常用的基本單位。 定義為兩個功率的比:
1、共阻抗耦合 -由兩個回路經(jīng)公共阻抗耦合而產(chǎn)生,干擾量是電流i,或變化的電流di/dt。 2、容性耦合 -在干擾源與干擾對稱之間存在著耦合的分布電容而產(chǎn)生,干擾量是變化的電場,即變化的電壓du/dt。 3、感性耦合 -在干擾源與干擾對稱之間存在著互感而產(chǎn)生,干擾量是變化的磁場,即變化的電流di/dt。
電場:導體之間的電壓產(chǎn)生電場 -電場強度單位:V/m
磁場:導體上的電流產(chǎn)生磁場 -磁場強度單位:A/m
1、差模輻射:電流在信號環(huán)路中流動產(chǎn)生
2、共模輻射:由于導體的電位高于參考電位產(chǎn)生
3、PCB主要產(chǎn)生差模輻射
4、線纜主要產(chǎn)生共模輻射
5、差模輻射電場的計算
其中 : E:電場強度(V/m) f :電流的頻率(MHz) A:電流的環(huán)路面積(cm2) I :電流的強度(mA) r :測試點到電流環(huán)路的距離(m)
其中 : E:電場強度(V/m) f :電流的頻率(MHz) L:電纜的長度(m) I :電流的強度(mA) r :測試點到電流環(huán)路的距離(m) 7、屏蔽的基本理論和設計要點
7.1屏蔽效能計算公式: SE(dB)= R(dB)+A(dB)+B(dB) R(dB)-reflection loss A(dB)-absorption B(dB)-re-reflection loss 7.2屏蔽設計的基本原則: a、屏蔽體結構簡潔,盡可能減少不必要的孔洞,盡可能不要增加額外的縫隙; b、避免開細長孔,通風孔盡量采用圓孔并陣列排放。屏蔽和散熱有矛盾時盡可能開小孔,多開孔,避免開大孔; c、足夠重視電纜的處理措施,電纜的處理往往比屏蔽本身還重要; d、屏蔽體的電連續(xù)性是影響結構件屏蔽效能最主要的因素,相對而言,一般材料本身屏蔽性能以及材料厚度的影響是微不足道的(低頻磁場例外); e、注意控制成本; 1、通風孔及開口設計
2、結構搭接縫屏蔽設計
如果導體從屏蔽體中穿出去,將對屏蔽體的屏蔽效能產(chǎn)生顯著的劣化作用。這種穿透比較典型的是電纜從屏蔽體中穿出。
4、穿出屏蔽體電纜的設計原則: a、采用屏蔽電纜時,屏蔽電纜在出屏蔽體時,采用夾線結構,保證電纜屏蔽層與屏蔽體之間可靠接地,提供足夠低的接觸阻抗。 b、采用屏蔽電纜時,用屏蔽連接器轉接將信號接出屏蔽體,通過連接器保證電纜屏蔽層的可靠接地。 c、采用非屏蔽電纜時,采用濾波連接器轉接,由于濾波器通高頻的特性,保證電纜與屏蔽體之間有足夠低的高頻阻抗。 d、采用非屏蔽電纜時,電纜在屏蔽體的內側(或者外側)要足夠短,使干擾信號不能有效地耦合出去,從而減小了電纜穿透的影響。 e、電源線通過電源濾波器出屏蔽體,由于濾波器通高頻的特性,保證電源線與屏蔽體之間有足夠低的高頻阻抗。 f、采用光纖出線。由于光纖本身沒有金屬體,也就不存在電纜穿透的問題。 5、不良接地
6、屏蔽材料及應用(導電布、簧片、導電橡膠)
7、截止波導通風板
8、良好接地
1、接地的概念及目的 a、一是為了安全,稱為保護接地。電子設備的金屬外殼必須接大地,這樣可以避免因事故導致金屬外殼上出現(xiàn)過高對地電壓而危及操作人員和設備的安全。 b、二是為電流返回其源提供低阻抗通道,即工作接地。 c、防雷接地,為雷擊提供電流泄放。 2、接地提供信號回流
3、單點接地 適用于工作頻率1MHz以下系統(tǒng)
4、多點接地及混合接地
1、濾波 a、濾波電路是由電感、電容、電阻、鐵氧體磁珠和共模線圈構成的頻率選擇性網(wǎng)絡,阻止某段頻率范圍內的信號沿線傳遞。 b、 濾波電路種類:反射、吸收。 2、濾波器件 a、電容(通用電容、三端電容) b、電感(通用電感、共模電感、磁珠) c、電阻 3、基本的濾波形式
4、差模濾波與共模濾波設計:
5、電容和三端電容特性
6、共模扼流圈
7、鐵氧體磁珠
1、PCB設計 a、布局:同類電路布在一塊、控制最小路徑原則、高速電路間不要靠近小面板、電源模塊靠近進單盤的位置 b、分層:高速布線層必須靠近一層地、電源與地相鄰、元件面下布一層地、近可能將兩個表層布地層、內層比表層縮進20H c、布線:3W原則、差分對線等長,靠近走、高速或敏感線不能 跨分割區(qū) d、接地:同類電路單獨分布地,在單板上單點相連 e、濾波:電源模塊、功能電路設計板級慮波電路 f、接口電路設計:接口電路設計濾波電路、實現(xiàn)內外有效隔離
2、布局的基本原則: a、參照原理功能框圖,基于信號流向,按照功能模塊劃分 b、數(shù)字電路與模擬電路、高速電路與低速電路、干擾源與敏感電路分開布局 c、單板焊接面避免放置敏感器件或強輻射器件 d、敏感信號、強輻射信號回路面積最小 e、晶體、晶振、繼電器、開關電源等強輻射器件或敏感器件遠離單板拉手條、對外接口連接器、敏感器件放置,推薦距離≥1000mil f、敏感器件:遠離強輻射器件,推薦距離≥1000mil g、隔離器件、A/D器件:輸入、輸出互相分開,無耦合通路(如相鄰的參考平面),最好跨接于對應的分割區(qū) 3、特殊器件布局 a、電源部分(置于電源入口處) b、時鐘部分(遠離開口,靠近負載,布線內層) c、電感線圈(遠離EMI源) d、總線驅動部分(布線內層,遠離開口,靠近宿) e、濾波器件(輸入、輸出分開,靠近源,引線短) 4、濾波電容的布局:BULK電容: a、所有分支電源接口電路 b、功耗大的元器件附近 c、存在較大電流變化的區(qū)域,如電源模塊的輸入和輸出端、風 扇、繼電器等 d、PCB電源接口電路 5、、去藕電容的布局: a、靠近電源管腳 b、位置、數(shù)量適當
6、接口電路的布局的基本原則: 接口信號的濾波、防護和隔離等器件靠近接口連接器放置,先防護,后濾波 接口變壓器、光耦等隔離器件做到初次級完全隔離 變壓器與連接器之間的信號網(wǎng)絡無交叉 變壓器對應的BOTTOM層區(qū)域盡可能沒有其它器件放置 接口芯片(網(wǎng)口、E1/T1口、串口等)盡量靠近變壓器或連接器放置
7、布線 走線短,不同類走線間距寬(信號及其回流線、差分線、屏蔽地線除外),過孔少,無環(huán)路,回路面積小,無線頭 有延時要求的走線,其長度符合要求 無直角,對關鍵信號線優(yōu)先采用圓弧倒角 相鄰層信號走線互相垂直或相鄰層的關鍵信號平行布線≤1000MIL 走線線寬無跳變或滿足阻抗一致
-歐美:CE -美國:FCC&UL,NEBS -日本:VCCI -澳大利亞:CE -中國:CCC -臺灣:CE -認證申請 -提交認證材料(認證標準、產(chǎn)品使用手冊等) -產(chǎn)品測試 -完成測試報告 -頒發(fā)認證證書 -產(chǎn)品發(fā)布 引用自:ittbank *免責聲明:本文引用自ittbank。文章內容系作者個人觀點,轉載僅為了傳達不同觀點交流與提升半導體行業(yè)認知,不代表對該觀點贊同或支持,如果有任何異議,歡迎聯(lián)系。
|