九招解决电子设计中的各种EMC问题

发布时间:2016-08-1 阅读量:2335 来源: 我爱方案网 作者:

【导读】电子行业经常流行这样一句话“EMC虐我千百遍,我仍待EMC如初恋”。EMC作为一个泛专业的工程学科,辐射到电子行业的各个领域,它不像是主流专业有明确的地位,往往研发部门初期并不特别在意,到后期测试的时候会出现各种测试不通过的情况,从而导致产品错失先机,延迟上市。快包平台上的资深工程师在接包的过程中,也会遇到各种EMC问题,小编通过跟他们交流对话,为大家分享以下九招EMC解决方案。 
 
EMC测试内容以及常见问题
 
EMC即电磁兼容性,是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此,EMC包括两个方面的要求:一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值,即电磁干扰度EMI;另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度,即电磁抗干扰EMS。
 
EMC测试内容包括:传导干扰CE、辐射干扰RE、谐波、静电抗干扰ESD,射频抗扰度RS,电快速瞬变脉冲群抗扰度EFT,浪涌抗扰度Surge,电压暂降抗扰度Voltage DIP 以及Interrupt等。
 
一般来说,电子产品最容易出的问题有:RE--辐射,CE--传导,ESD--静电。   
通讯类电子产品不光包括以上三项:RE,CE,ESD,还有Surge--浪涌(雷击,打雷)   
医疗器械最容易出现的问题是:ESD--静电,EFT--瞬态脉冲抗干扰,CS--传导抗干扰,RS--辐射抗干扰。   
针对于北方干燥地区,产品的ESD--静电要求要很高。   
像四川和一些西南多雷地区,EFT防雷要求要很高。
 
尤其以下系统要特别注意抗电磁干扰:   
●微控制器时钟频率特别高,总线周期特别快的系统。   
●系统含有大功率,大电流驱动电路,如产生火花的继电器,大电流开关等。   
●含微弱模拟信号电路以及高精度A/D变换电路的系统。
 
EMC问题解决方法汇总:最后一招超有效
 
EMC产生的原因是多种多样的,不同的电路的针对的EMC问题也不尽相同,但解决方法多数还是从元器件的选型、PCB板布局布线、处理好地线等方面着手。
 
(1) 选用频率低的微控制器
选用外时钟频率低的微控制器可以有效降低噪声和提高系统的抗干扰能力。同样频率的方波和正弦波,方波中的高频成份比正弦波多得多。虽然方波的高频成份的波的幅度,比基波小,但频率越高越容易发射出成为噪声源,微控制器产生的最有影响的高频噪声大约是时钟频率的3倍。
 
(2) 减小信号传输中的畸变
微控制器主要采用高速CMOS技术制造。在印制线路板上,信号通过一个7W的电阻和一段25cm长的引线,线上延迟时间大致在4~20ns之间。也就是说,信号在印刷线路上的引线越短越好,最长不宜超过25cm。而且过孔数目也应尽量少,最好不多于2个。
 
(3) 减小信号线间的交叉干扰
CMOS工艺制造的微控制由输入阻抗高,噪声高,噪声容限也很高,数字电路是迭加100~200mv噪声并不影响其工作。若是一模拟信号,这种干扰就变为不能容忍。如印刷线路板为四层板,其中有一层是大面积的地,或双面板,信号线的反面是大面积的地时,这种信号间的交叉干扰就会变小。
 
(4) 减小来自电源的噪声
电源在向系统提供能源的同时,也将其噪声加到所供电的电源上。电路中微控制器的复位线,中断线,以及其它一些控制线最容易受外界噪声的干扰。电网上的强干扰通过电源进入电路,即使电池供电的系统,电池本身也有高频噪声。模拟电路中的模拟信号更经受不住来自电源的干扰。
 
(5) 注意印刷线板与元器件的高频特性
在高频情况下,印刷线路板上的引线,过孔,电阻、电容、接插件的分布电感与电容等不可忽略。电容的分布电感不可忽略,电感的分布电容不可忽略。电阻产生对高频信号的反射,引线的分布电容会起作用,当长度大于噪声频率相应波长的1/20时,就产生天线效应,噪声通过引线向外发射。这些小的分布参数对于这行较低频率下的微控制器系统中是可以忽略不计的,而对于高速系统必须予以特别注意。
 
(6) 元件布置要合理分区
元件在印刷线路板上排列的位置要充分考虑抗电磁干扰问题,原则之一是各部件之间的引线要尽量短。在布局上,要把模拟信号部分,高速数字电路部分,噪声源部分(如继电器,大电流开关等)这三部分合理地分开,使相互间的信号耦合为最小。
 
(7) 处理好接地线
印刷电路板上,电源线和地线最重要。克服电磁干扰,最主要的手段就是接地。对于双面板,地线布置特别讲究,通过采用单点接地法,电源和地是从电源的两端接到印刷线路板上来的,电源一个接点,地一个接点。印刷线路板上,要有多个返回地线,这些都会聚到回电源的那个接点上,这就是单点接地。所谓模拟地、数字地、大功率器件地开分,是指布线分开,而最后都汇集到这个接地点上来。与印刷线路板以外的信号相连时,通常采用屏蔽电缆。对于高频和数字信号,屏蔽电缆两端都接地。低频模拟信号用的屏蔽电缆,一端接地为好。对噪声和干扰非常敏感的电路或高频噪声特别严重的电路应该用金属罩屏蔽起来。
 
(8) 用好去耦电容
好的高频去耦电容可以去除高到1GHZ的高频成份。陶瓷片电容或多层陶瓷电容的高频特性较好。设计印刷线路板时,每个集成电路的电源、地之间都要加一个去耦电容。去耦电容有两个作用:一方面是本集成电路的蓄能电容,提供和吸收该集成电路开门关门瞬间的充放电能;另一方面旁路掉该器件的高频噪声。
 
(9)选择外包
最后,如果以上方案都无法解决你现在遇到的EMC问题,那小编只能放大招了——移他山之石攻玉。让擅长做这些事情的人帮你做你不擅长的事。对于电路设计很多时候都是经验的积累。某些问题对于你而言或许比较难,但是对于专业从事这个领域的人或者做过类似项目的工程师来说就比较简单了。因此你可以把不擅长的部分外包出去让专业的工程师帮你分析解决,这样既缩短了研发时间相对了也节约了产品开发的成本。在快包平台就有许多这样的成功案例。详情请点击
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