你的位置:首頁 > EMC安規(guī) > 正文

可靠性工程師應該掌握的EMC知識

發(fā)布時間:2020-02-12 責任編輯:wenwei

【導讀】EMC的概念:電磁兼容(Electromagnetic Compatibility , EMC) 其定義為“設備和系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對環(huán)境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力”。
 
EMC簡單介紹
 
EMC的概念:電磁兼容(Electromagnetic Compatibility , EMC) 其定義為“設備和系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對環(huán)境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力”。
 
http://coahr.cn/art/artinfo/id/80037612
 
EMC包含兩個方面的意思,首先,設備能夠抵抗所接受到的干擾而正常工作(即EMS);其次,設備所發(fā)射的電磁干擾不能影響其它設備的正常工作(即EMI)。
 
http://coahr.cn/art/artinfo/id/80037612
http://coahr.cn/art/artinfo/id/80037612
 
EMC設計
 
1. EMC設計的內容:
 
EMC設計可分為:
 
信號設計、線路設計、屏蔽、接地、濾波、合理布局
 
其中與結構關系較大的有:
 
屏蔽、接地、合理布局
 
注意:并不代表其它措施與結構設計完全無關,結構設計亦需配合完成其它措施比如合理布局。
 
2. EMC設計基本目的:
 
產品內部的電路互相不產生干擾,達到預期的功能。
 
產品產生的電磁干擾強度低于特定的極限值。
 
產品對外界的電磁干擾有一定的抵抗能力。
 
3. EMC設計在產品開發(fā)各階段的成本:
 
在產品設計的早期階段,解決EMC問題的途徑多,將花費較少的成本;到產品生產后期再采取解決EMC的技術措施,將受到各種情況的制約。并且,采用同樣的技術措施,在生產后期采用時,將大大增加產品成本,延長產品開發(fā)周期。
 
http://coahr.cn/art/artinfo/id/80037612
▲EMC設計在產品開發(fā)各階段的成本
 
因此,隨著產品開發(fā)向前推進,解決EMC的成本越來越高。因此,EMC設計越早進行越好,千萬不要等到EMC測試出現問題了,再去急急忙忙的查找原因、尋找解決方案。
 
4. 傳統(tǒng)EMC對策:
 
產品在進行實際測試的時候,EMC問題實際發(fā)生了,開始查找EMC問題,使用的工具:頻譜儀和近場探頭
 
此時能夠采取的手段是:屏蔽和濾波
 
傳統(tǒng)EMC對策存在的問題是:
 
● 需要考慮設備內部【板間,板內信號間】EMI問題,不能使用屏蔽/濾波手段;
● 屏蔽和濾波會導致產品設計修改,增加產品成本和延長產品開發(fā)周期;
● 信號頻率與干擾頻率一致,不能采用濾波;
● 頻率提高,布線、屏蔽體、機箱等成為天線;
● 高頻信號耦合到電纜,由電纜發(fā)射;
● 產品開發(fā)最后階段解決EMC問題的唯一辦法是:屏蔽和濾波。但是,用屏蔽能解決所有的EMC問題?
● 屏蔽策略的隱患:機箱及屏蔽材料的變形及損壞,產生電磁泄漏
● 這種對策的結果是:有利于通過EMC,但是會惡化內部干擾,影響設備穩(wěn)定性,增加抗干擾的要求。
 
5. EMC對策新理念:
 
http://coahr.cn/art/artinfo/id/80037612
▲全面的EMC管理
 
EMC對策的新理念是進行全面的EMC管理,盡早進行EMC設計:
 
● EMC是一項系統(tǒng)工程:早考慮 ,成本低,手段多,效率高;需要產品開發(fā)團隊協同配合,包括結構設計。
● 充分利用現有的EMC設計規(guī)范和設計指南(專家的經驗),當然,在使用的時候需要思考:設計能全部按照設計規(guī)則執(zhí)行嗎?所有理論在所有場合都正確嗎?
● 合理使用仿真技術,把問題扼殺在萌芽階段 。PCB板設計的仿真:Hyperlynx。電子電路仿真:Pspice、Serenade。
● 精度與速度,實際問題實際解決。使用測量技術,使用一般儀器進行對比測試。引入電磁場掃描技術,進行EMC預兼容測試。
 
6. EMC設計的流程:
 
http://coahr.cn/art/artinfo/id/80037612
 
7. EMC結構設計的經驗:
 
● 在項目的早期就參與結構設計,由硬件工程師主導硬件系統(tǒng)的結構設計,而不是被動地接收已有的結構造型,然后千方百計地想辦法怎樣才能在現有的造型基礎上盡量滿足性能、EMC等的要求,要在結構設計中起到主導性的作用;
● 盡早設計出3D圖,針對3D圖,組織各方面的人員反復討論,權衡利弊,就EMC而言,要針對3D圖去發(fā)現問題,填補問題,這樣的互動要進行很多次,直至能得到一個比較滿意的結果;
● 屏蔽結構的使用,哪些板卡需要屏蔽、哪些可以不要,未屏蔽的板卡要針對EMC采取哪些預防措施,PCB本身也許就可以作為EMC的屏蔽體;
● 線材處理,包括內部模塊互連線(暴露在屏蔽殼之外)及外部接口線,是否已經在母板、連接板或輸出板等位置預留濾波措施。
 
8、EMC PCB 設計
 
(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?。?/div>
    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、數量適當;
 
(6)接口電路的布局的基本原則:
 
    a. 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;
    b. 接口變壓器、光耦等隔離器件做到初次級完全隔離;
    c. 變壓器與連接器之間的信號網絡無交叉;
    d. 變壓器對應的BOTTOM層區(qū)域盡可能沒有其它器件放置;
    e. 接口芯片(網口、E1/T1口、串口等)盡量靠近變壓器或連接器放置;
 
(7)布線
 
    a. 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;
    b. 有延時要求的走線,其長度符合要求;
    c. 無直角,對關鍵信號線優(yōu)先采用圓弧倒角;
    d. 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;
    e. 走線線寬無跳變或滿足阻抗一致;
 
(8)各國產品安全和EMC認證組織
 
-歐美:CE
-美國:FCC&UL,NEBS
-日本:VCCI
-澳大利亞:CE
-中國:CCC
-臺灣:CE
 
產品認證流程
 
-認證申請
-提交認證材料(認證標準、產品使用手冊等)
-產品測試
-完成測試報告
-頒發(fā)認證證書
-產品發(fā)布
 
EMC標準及測試
 
國際標準
 
1、國際電工委員為IEC
2、國際標準華組織ISO
3、電氣電子工程師學會IEEE
4、歐盟電信標準委員會ETSI
5、國際無線電通信咨詢委員CCIR
6、國際通訊聯盟ITU
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)內電磁兼容技術委員會
-TC65:工業(yè)過程測量和控制
 
國際標準化組織
 
1、FCC聯邦通
2、VDE德國電氣工程師協會
3、VCCI日本民間干擾
 4、BS英國標準
5、ABSI美國國家標準
6、GOSTR俄羅斯政府標準
7、GB、GB/T中國國家標準
 
EMI測試
 
1、輻射騷擾電磁場(RE)
2、騷擾功率(DP)
3、傳導騷擾(CE)
 4、諧波電路(Harmonic)
5、電壓波動及閃爍(Flicker)
6、瞬態(tài)騷擾電源(TDV)
 
EMS測試
 
1、輻射敏感度試驗(RS)
2、工頻次次輻射敏感度試驗(PMS)
3、靜電放電抗擾度(ESD)
 4、射頻場感應的傳導騷擾抗擾度測試(CS)
5、電壓暫降,短時中斷和電壓變化抗擾度測試(DIP)
6、浪涌(沖擊)抗擾度測試(SURGE)
7、電快速瞬變脈沖群抗擾度測試(EFT/B)
8、電力線感應/接觸(Power induction/contact)
 
EMC測試結果的評價
 
A級:實驗中技術性能指標正常
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,不允許出現因設備(元件)或軟件損壞數據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)
6、浪涌(沖擊)抗擾度測試(SURGE)
7、電快速瞬變脈沖群抗擾度測試(EFT/B)
8、電力線感應/接觸(Power induction/contact)
 
 
推薦閱讀:
 
單片調頻接收機
可編程電源詞典:交流電源篇
降低開關電源輸出 “紋波與噪聲” 10大招!
開關電源這二十多個指標你都了解嗎?
我們的目標是什么?小尺寸!高散熱!
要采購變壓器么,點這里了解一下價格!
特別推薦
技術文章更多>>
技術白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關閉

?

關閉