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提高EMC電磁兼容性有哪些措施
發(fā)表時(shí)間:2023-06-05 17:51:01
隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，一個(gè)系統(tǒng)中采用的電氣及電子設(shè)備數(shù)量大幅度增加，而且電子設(shè)備的頻帶日益加寬，功率逐漸增大，靈敏度提高，連接各種設(shè)備的電纜網(wǎng)絡(luò)也越來越復(fù)雜。因此，電磁兼容問題日顯重要。電路保護(hù)解決方案的設(shè)計(jì)及電路保護(hù)元器件均是服務(wù)于解決電子設(shè)備中的電磁兼容問題，消除電磁兼容問題并確保產(chǎn)品的性能和可靠性。防護(hù)方案效果不如意，可能是設(shè)計(jì)及電磁兼容性（EMC）沒處理好。電磁兼容是近幾年很主流的設(shè)備研究方向，做好了EMC工作，對(duì)設(shè)備的性能提高具有很大作用。


EMC是Electro Magnetic Compatibility的簡(jiǎn)稱，中文名稱為電磁兼容性，是指設(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)生無法忍受的電磁干擾的能力。EMC包括兩個(gè)方面的要求：一方面是指設(shè)備在正常運(yùn)行過程中對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定的限值；另一方面是指器具對(duì)所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度。要使產(chǎn)品具有良好的電磁兼容性，需要專門考慮與電磁兼容相關(guān)的設(shè)計(jì)內(nèi)容。
 
1、電子可靠性設(shè)計(jì)原則 
電子可靠性的設(shè)計(jì)原則包括：RAMS定義與評(píng)價(jià)指標(biāo)、電子設(shè)備可靠性模型、系統(tǒng)失效率的影響要素、電子產(chǎn)品可靠性指標(biāo)、工作環(huán)境條件的確定、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與微觀設(shè)計(jì)、過程審查與測(cè)試、設(shè)計(jì)規(guī)范與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
 
2、電路可靠性設(shè)計(jì)規(guī)范 
電路可靠性設(shè)計(jì)規(guī)范包括降額設(shè)計(jì)（降額參數(shù)和降額因子）、熱設(shè)計(jì)（熱設(shè)計(jì)計(jì)算、熱設(shè)計(jì)測(cè)試、熱器件選型）、電路安全性設(shè)計(jì)規(guī)范、EMC設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)（布局布線、接地、阻抗匹配、加工工藝）、可用性設(shè)計(jì)（可用性要素、用戶操作分析、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則）、可維修性設(shè)計(jì)（可維修性等級(jí)、評(píng)估內(nèi)容、設(shè)計(jì)方法）。
 
3、可靠性測(cè)試
可靠性測(cè)試包括標(biāo)準(zhǔn)符合性測(cè)試、邊緣極限條件測(cè)試、容錯(cuò)性測(cè)試、HALT測(cè)試、破壞性測(cè)試、隱含條件測(cè)試、接口條件測(cè)試。
 
4、元器件選型 
元器件選型包括了選型的基本原則、系列元器件的分類、特性、選型指標(biāo)、可靠性應(yīng)用注意事項(xiàng)等，包括電容、電阻、二極管三極管、接插件、晶振、電控光學(xué)器件（光耦、LED）、AD/DA及運(yùn)放、電控機(jī)械動(dòng)作器件、能量轉(zhuǎn)換器件（開關(guān)電源、電源變換芯片、變壓器）、數(shù)字IC、保護(hù)器件（保險(xiǎn)絲、磁環(huán)磁珠、壓敏電阻、TVS管）、電源模塊等。
 
5、元器件失效機(jī)理與分析方法
元器件失效機(jī)理和分析方法包括常見的失效機(jī)理、分析方法和工具。
 
6、PCB設(shè)計(jì)如何盡可能的達(dá)到EMC要求，又不會(huì)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(shù)目以增強(qiáng)屏蔽效應(yīng)及增加了鐵氧體磁珠，扼流圈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(jī)構(gòu)上的屏蔽結(jié)構(gòu)才能使整個(gè)系統(tǒng)通過EMC的要求。以下僅就PCB板的設(shè)計(jì)提供幾個(gè)降低電路產(chǎn)生電磁輻射效應(yīng)的技巧：
（1）盡可能選用信號(hào)斜率較慢的器件，以降低信號(hào)所產(chǎn)生的高頻成分。注意高頻器件擺放的位置，不要太靠近對(duì)外的連接器。
（2）注意高速信號(hào)的阻抗匹配，走線層及其回流電流路徑，以減少高頻的反射與輻射。
（3）在各器件的電源管腳放置足夠且適當(dāng)?shù)娜ヱ詈想娙菀跃徍碗娫磳雍偷貙由系脑肼暋Ｌ貏e注意電容的頻率響應(yīng)與溫度的特性是否符合設(shè)計(jì)所需。
（4）對(duì)外的連接器附近的地可與地層做適當(dāng)分割，并將連接器的地就近接到底盤地面。
（5）可適當(dāng)運(yùn)用地面防護(hù)/分流痕跡在一些特別高速的信號(hào)旁，但要注意其對(duì)走線特性阻抗的影響。
（6）電源層比地層內(nèi)縮20H，H為電源層與地層之間的距離。
 
7、PCB設(shè)計(jì)中提高電磁兼容性能的電路措施有哪些？
（1）可用在PCB走線上串接一個(gè)電阻的辦法，降低控制信號(hào)線上下沿跳變速率。
（2）盡量為繼電器等提供某種形式的阻尼（高頻電容、反向二極管等）。
（3）對(duì)進(jìn)入印制板的信號(hào)要加濾波，從高噪聲區(qū)到低噪聲區(qū)的信號(hào)也要加濾波，同時(shí)用串終端電阻的辦法，減少信號(hào)反射。
（4）MCU無用端，要通過相應(yīng)的匹配電阻接電源。或接地或定義成輸出端，集成電路上該接電源、地的端都要接，不要懸空。
（5）閑置不用的門電路輸入端，不要懸空，而是通過相應(yīng)的匹配電阻接電源或接地。閑置不用的運(yùn)放正輸入端接地，負(fù)輸入端接輸出端。
（6）為每個(gè)集成電路設(shè)一個(gè)高頻去耦電容，每個(gè)電解電容邊上都要加一個(gè)小的高頻旁路電容。
（7）用大容量的鉭電容或聚酯電容而不用電解電容作為電路板上的充放電儲(chǔ)能電容。使用管狀電容時(shí)，外殼要接地。
 
8、怎樣通過安排疊層來減少EMI問題？
首先，EMI要從系統(tǒng)考慮，單憑PCB無法解決問題。疊層對(duì)EMI來說，主要是提供信號(hào)最短回流路徑、減小耦合面積和抑制差模干擾。另外地層與電源層緊密耦合，適當(dāng)比電源層外延，對(duì)抑制共模干擾有好處。