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EMC設(shè)計的3大規(guī)律和EMC問題的3大要素

發(fā)布時間:2019-03-06 責任編輯:xueqi

【導讀】文中將分析EMC設(shè)計的3大規(guī)律:EMC費效比關(guān)系規(guī)律;高頻電流環(huán)路面積S越大, EMI輻射越嚴重;環(huán)路電流頻率f越高,引起的EMI輻射越嚴重,電磁輻射場強隨電流頻率f的平方成正比增大;產(chǎn)生EMC問題的三個要素是: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費效比關(guān)系規(guī)律: EMC問題越早考慮、越早解決,費用越小、效果越好。
 
在新產(chǎn)品研發(fā)階段就進行EMC設(shè)計,比等到產(chǎn)品EMC測試不合格才進行改進,費用可以大大節(jié)省,效率可以大大提高;反之,效率就會大大降低,費用就會大大增加。
 
經(jīng)驗告訴我們,在功能設(shè)計的同時進行EMC 設(shè)計,到樣板、樣機完成則通過EMC測試,是最省時間和最有經(jīng)濟效益的。相反,產(chǎn)品研發(fā)階段不考慮EMC,投產(chǎn)以后發(fā)現(xiàn)EMC不合格才進行改進,非但技術(shù)上帶來很大難度、而且返工必然帶來費用和時間的大大浪費,甚至由于涉及到結(jié)構(gòu)設(shè)計、PCB設(shè)計的缺陷,無法實施改進措施,導致產(chǎn)品不能上市。
 
2) 規(guī)律二、高頻電流環(huán)路面積S越大, EMI輻射越嚴重。
 
高頻信號電流流經(jīng)電感最小路徑。當頻率較高時,一般走線電抗大于電阻,連線對高頻信號就是電感,串聯(lián)電感引起輻射。電磁輻射大多是EUT被測設(shè)備上的高頻電流環(huán)路產(chǎn)生的,最惡劣的情況就是開路之天線形式。對應處理方法就是減少、減短連線,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,如不連續(xù)的布線或有天線效應之元器件過長的插腳。
 
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輻射越嚴重,電磁輻射場強隨電流頻率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,就是利用以上三個規(guī)律,倡導趁早考慮EMC問題,介紹EMC 設(shè)計和EMC問題改進。
 
改進EMC 問題,如同診治疾病。如果產(chǎn)品沒有通過EMC 測試,我們從測量結(jié)果中,只能知道哪些頻率點“超標”了,而這些頻率的電磁干擾是從哪里出來的,往往是工程師門最不容易發(fā)現(xiàn)、最難解決的問題。產(chǎn)品EMC 問題,說難亦難,說易亦易。
 
改進EMC問題,首先,根據(jù)EMI產(chǎn)生的途徑和機理,也就是EMC問題產(chǎn)生的要素,針對EUT(被測試樣品,下同)的電路原理,先作一些判斷,比如IT類設(shè)備和AV音視頻類設(shè)備引起EMC問題的原因或者內(nèi)部騷擾源是什么,先進行推斷,再結(jié)合測試 項目測試圖透過現(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 場探頭驗證分析結(jié)果,從頻域到時域,再從頻域到時域,分析、尋找產(chǎn)生EMC問題的對應電路和器件。
 
【EMC 問題三要素】
 
開關(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,因此會產(chǎn)生很強的輻射。電磁干擾包括輻射型(高頻)EMI、傳導型(低頻)EMI,即產(chǎn)生EMC問題主要通過兩個途徑:一個是空間電磁波干擾的形式;另一個是通過傳導的形式,換句話說,產(chǎn)生EMC問題的三個要素是:電磁干擾源、耦合 途徑、敏感設(shè)備。
 
輻射干擾主要通過殼體和連接線以電磁波形式污染空間電磁環(huán)境;傳導干擾是通過電源線騷擾公共電網(wǎng)或通過其他端子(如:射頻端子,輸入端子)影響相連接的設(shè)備。
 
傳導、輻射、騷擾源------(途徑)----- 敏感受體近場耦合IT、AV 設(shè)備可能的騷擾源
 
a) FM接收機、TV接收機本機振蕩,基波及諧波由高頻頭、本機振蕩電路產(chǎn)生;
 
b) 開關(guān)電源的開關(guān)脈沖及高次諧波,同步信號方波及高頻諧波,行掃描顯像電路產(chǎn)生的行、場信號及高頻諧波;
 
c) 數(shù)字電路工作需要的各種時鐘信號及高頻諧波、以及它們的組合,各種時鐘如CPU芯片工作時鐘、MPEG解碼器工作時鐘、視頻同步時鐘(27MHz,16.9344MHz ,40.5MHz)等;
 
d) 數(shù)字信號方波及高頻諧波,晶振產(chǎn)生的高次諧波,非線性電路現(xiàn)象(非線性失真、互調(diào)、飽和失真、截止失真)等引起的無用信號、雜散信號;
 
e) 非正弦波波形,波形毛剌、過沖、振鈴,電路設(shè)計存在的寄生頻率點。
 
f ) 對于敏感受體通過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。
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