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EMC設(shè)計(jì)的3大規(guī)律和EMC問(wèn)題的3大要素

發(fā)布時(shí)間:2019-03-06 責(zé)任編輯:xueqi

【導(dǎo)讀】文中將分析EMC設(shè)計(jì)的3大規(guī)律:EMC費(fèi)效比關(guān)系規(guī)律;高頻電流環(huán)路面積S越大, EMI輻射越嚴(yán)重;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;產(chǎn)生EMC問(wèn)題的三個(gè)要素是:電磁干擾源、耦合 途徑、敏感設(shè)備。
 
 
【EMC三大規(guī)律】
 
1) 規(guī)律一、EMC費(fèi)效比關(guān)系規(guī)律: EMC問(wèn)題越早考慮、越早解決,費(fèi)用越小、效果越好。
 
在新產(chǎn)品研發(fā)階段就進(jìn)行EMC設(shè)計(jì),比等到產(chǎn)品EMC測(cè)試不合格才進(jìn)行改進(jìn),費(fèi)用可以大大節(jié)省,效率可以大大提高;反之,效率就會(huì)大大降低,費(fèi)用就會(huì)大大增加。
 
經(jīng)驗(yàn)告訴我們,在功能設(shè)計(jì)的同時(shí)進(jìn)行EMC 設(shè)計(jì),到樣板、樣機(jī)完成則通過(guò)EMC測(cè)試,是最省時(shí)間和最有經(jīng)濟(jì)效益的。相反,產(chǎn)品研發(fā)階段不考慮EMC,投產(chǎn)以后發(fā)現(xiàn)EMC不合格才進(jìn)行改進(jìn),非但技術(shù)上帶來(lái)很大難度、而且返工必然帶來(lái)費(fèi)用和時(shí)間的大大浪費(fèi),甚至由于涉及到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)的缺陷,無(wú)法實(shí)施改進(jìn)措施,導(dǎo)致產(chǎn)品不能上市。
 
2) 規(guī)律二、高頻電流環(huán)路面積S越大, EMI輻射越嚴(yán)重。
 
高頻信號(hào)電流流經(jīng)電感最小路徑。當(dāng)頻率較高時(shí),一般走線(xiàn)電抗大于電阻,連線(xiàn)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,最?lèi)毫拥那闆r就是開(kāi)路之天線(xiàn)形式。對(duì)應(yīng)處理方法就是減少、減短連線(xiàn),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(xiàn),如不連續(xù)的布線(xiàn)或有天線(xiàn)效應(yīng)之元器件過(guò)長(zhǎng)的插腳。
 
減少輻射騷擾或提高射頻輻射抗干擾能力的最重要任務(wù)之一,就是想方設(shè)法減小高頻電流環(huán)路面積S。
 
3) 規(guī)律三、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最重要途徑之二,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。
 
本文以下內(nèi)容,就是利用以上三個(gè)規(guī)律,倡導(dǎo)趁早考慮EMC問(wèn)題,介紹EMC 設(shè)計(jì)和EMC問(wèn)題改進(jìn)。
 
改進(jìn)EMC 問(wèn)題,如同診治疾病。如果產(chǎn)品沒(méi)有通過(guò)EMC 測(cè)試,我們從測(cè)量結(jié)果中,只能知道哪些頻率點(diǎn)“超標(biāo)”了,而這些頻率的電磁干擾是從哪里出來(lái)的,往往是工程師門(mén)最不容易發(fā)現(xiàn)、最難解決的問(wèn)題。產(chǎn)品EMC 問(wèn)題,說(shuō)難亦難,說(shuō)易亦易。
 
改進(jìn)EMC問(wèn)題,首先,根據(jù)EMI產(chǎn)生的途徑和機(jī)理,也就是EMC問(wèn)題產(chǎn)生的要素,針對(duì)EUT(被測(cè)試樣品,下同)的電路原理,先作一些判斷,比如IT類(lèi)設(shè)備和AV音視頻類(lèi)設(shè)備引起EMC問(wèn)題的原因或者內(nèi)部騷擾源是什么,先進(jìn)行推斷,再結(jié)合測(cè)試 項(xiàng)目測(cè)試圖透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì),分析超差原因--把騷擾源搞清楚,把騷擾途徑摸透徹,以便有的放矢。
 
分析超差原因,可使用高頻示波器或頻譜分析儀加上 場(chǎng)探頭驗(yàn)證分析結(jié)果,從頻域到時(shí)域,再?gòu)念l域到時(shí)域,分析、尋找產(chǎn)生EMC問(wèn)題的對(duì)應(yīng)電路和器件。
 
【EMC 問(wèn)題三要素】
 
開(kāi)關(guān)電源及數(shù)字設(shè)備由于脈沖電流和電壓具有很豐富的高頻諧波,因此會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的輻射。電磁干擾包括輻射型(高頻)EMI、傳導(dǎo)型(低頻)EMI,即產(chǎn)生EMC問(wèn)題主要通過(guò)兩個(gè)途徑:一個(gè)是空間電磁波干擾的形式;另一個(gè)是通過(guò)傳導(dǎo)的形式,換句話(huà)說(shuō),產(chǎn)生EMC問(wèn)題的三個(gè)要素是:電磁干擾源、耦合 途徑、敏感設(shè)備。
 
輻射干擾主要通過(guò)殼體和連接線(xiàn)以電磁波形式污染空間電磁環(huán)境;傳導(dǎo)干擾是通過(guò)電源線(xiàn)騷擾公共電網(wǎng)或通過(guò)其他端子(如:射頻端子,輸入端子)影響相連接的設(shè)備。
 
傳導(dǎo)、輻射、騷擾源------(途徑)----- 敏感受體近場(chǎng)耦合IT、AV 設(shè)備可能的騷擾源
 
a) FM接收機(jī)、TV接收機(jī)本機(jī)振蕩,基波及諧波由高頻頭、本機(jī)振蕩電路產(chǎn)生;
 
b) 開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)脈沖及高次諧波,同步信號(hào)方波及高頻諧波,行掃描顯像電路產(chǎn)生的行、場(chǎng)信號(hào)及高頻諧波;
 
c) 數(shù)字電路工作需要的各種時(shí)鐘信號(hào)及高頻諧波、以及它們的組合,各種時(shí)鐘如CPU芯片工作時(shí)鐘、MPEG解碼器工作時(shí)鐘、視頻同步時(shí)鐘(27MHz,16.9344MHz ,40.5MHz)等;
 
d) 數(shù)字信號(hào)方波及高頻諧波,晶振產(chǎn)生的高次諧波,非線(xiàn)性電路現(xiàn)象(非線(xiàn)性失真、互調(diào)、飽和失真、截止失真)等引起的無(wú)用信號(hào)、雜散信號(hào);
 
e) 非正弦波波形,波形毛剌、過(guò)沖、振鈴,電路設(shè)計(jì)存在的寄生頻率點(diǎn)。
 
f ) 對(duì)于敏感受體通過(guò)耦合途徑接受的外部騷擾包括浪涌、快速脈沖群、靜電、電壓跌落、電壓變化和各種電磁場(chǎng)。
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