PCB設(shè)計(jì)中的EMC問(wèn)題和哪些因素有關(guān)

　　1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

　　在進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的EMC設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先確定EMI干擾源，而不是盲目的對(duì)金屬殼或線纜進(jìn)行“包粽子”，只有確定了EMI干擾源才能有步驟的對(duì)EMI輻射源進(jìn)行比較好的屏蔽、濾波或其他手段；其次就是要進(jìn)行耦合機(jī)制的界定并進(jìn)行EMI修復(fù)工作；

　　常見(jiàn)的EMI輻射器件有晶振、開關(guān)電源、振蕩器、時(shí)鐘芯片、高速數(shù)據(jù)傳輸芯片、VCO等；

　　常見(jiàn)的輻射和發(fā)射源有無(wú)線發(fā)射機(jī)、電機(jī)、開關(guān)、焊機(jī)、電動(dòng)機(jī)、靜電放電等。

　　而常見(jiàn)的耦合介質(zhì)有天線、機(jī)箱、公共地、電源線、互連線等。

　　EMI主要的傳導(dǎo)路徑有：電源線纜耦合、信號(hào)電纜耦合、共地耦合。

　　2、結(jié)構(gòu)影響：

　　對(duì)于金屬機(jī)箱屏蔽性能不完善引起的輻射騷擾發(fā)射超標(biāo)，應(yīng)采取以下措施：

　　（1）機(jī)箱的縫隙過(guò)大或機(jī)箱的搭接存在問(wèn)題

　?。?）其它功能性開孔過(guò)大

　　（3）機(jī)箱內(nèi)部布線不當(dāng)、電磁騷擾透過(guò)縫隙泄漏

　　對(duì)非金屬機(jī)箱的輻射騷擾發(fā)射超標(biāo)，應(yīng)采取以下措施：

　?。?）對(duì)機(jī)箱進(jìn)行導(dǎo)電性噴涂

　?。?）局部屏蔽罩設(shè)計(jì)

　?。?）線纜的屏蔽處理

　?。?）合理的接地處理

　　3、線纜影響：

　　只要可能，絕對(duì)不要使用一個(gè)電纜的屏蔽作為一個(gè)信號(hào)的返回通路。并要盡一切可能選用雙絞對(duì)或三導(dǎo)體或有更多導(dǎo)體的絞合電纜。以確保該電纜對(duì)一個(gè)給定信號(hào)能提供所有所需要的發(fā)送和返回電流通路。這個(gè)技術(shù)降低了在電纜和它的電磁環(huán)境之間磁場(chǎng)和電長(zhǎng)的差模和共模耦合。

　　線纜和導(dǎo)線都是良好的天線。它們?nèi)菀讓y載的信號(hào)泄露進(jìn)入它們周圍的環(huán)境中（發(fā)射）。

　　線纜和導(dǎo)線同時(shí)也會(huì)對(duì)它們所處環(huán)境中的電磁騷擾拾波。而使它們所攜載的信號(hào)質(zhì)量變差（抗擾度）。

　　4、元器件選型有關(guān)系：

　　以壓敏電阻為例：壓敏電阻（VSR）：當(dāng)壓敏電阻器兩端所加電壓低于標(biāo)稱額定電壓時(shí)，壓敏電阻器的電阻值將接近無(wú)窮大，內(nèi)部幾乎無(wú)電流通過(guò)。當(dāng)壓敏電阻器兩端電壓略高于標(biāo)稱額定電壓時(shí)，壓敏電阻器將迅速擊穿導(dǎo)通，并由高阻狀態(tài)變?yōu)榈妥锠顟B(tài)，工作電流也急劇增大。當(dāng)兩端電壓低于標(biāo)稱額定電壓時(shí)，壓敏電阻器又能恢復(fù)為高阻狀態(tài)。當(dāng)壓敏電阻器兩端電壓超過(guò)其最大限制電壓時(shí)，壓敏電阻器將完全擊穿損壞，無(wú)法再自行恢復(fù)。壓敏電阻器的主要特點(diǎn)是工作電壓范圍寬（6~3000V，分若干檔）。起到電壓保護(hù)、防雷、抑制浪涌電流、吸收尖峰脈沖、限幅、消噪等作用。

　　5、和SI/PI仿真有關(guān)系：

　　單板PCB的EMC設(shè)計(jì)主要從互連傳輸信號(hào)和電源\地平面組成的電源分配系統(tǒng)兩方面著手。對(duì)于單板PCB上的互連傳輸信號(hào)，目前主要從SI仿真和一些經(jīng)驗(yàn)規(guī)則的應(yīng)用兩方面著手，如通過(guò)SI仿真抑制信號(hào)的過(guò)沖，降緩信號(hào)上升下降沿，從而達(dá)到減小信號(hào)對(duì)外的電磁干擾；通過(guò)SI仿真加大信號(hào)的噪聲裕量，減小信號(hào)的振鈴，從而提高信號(hào)的抗干擾能力；通過(guò)優(yōu)化信號(hào)回路，拉大信號(hào)間距，采取良好的地屏蔽等措施改善信號(hào)的EMI。對(duì)于單板PCB上電源\地平面組成的電源分配系統(tǒng)，目前主要從PI仿真方面著手，如通過(guò)PI仿真優(yōu)化平面阻抗，改善PCB層疊結(jié)構(gòu)及平面分割等等。

　　單板EMC設(shè)計(jì)措施對(duì)單板EMC的改善效果很難進(jìn)行趨勢(shì)預(yù)估，更談不上相對(duì)量化的預(yù)估和控制，主要原因在于單板EMC設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和高難度性。一方面單板EMC產(chǎn)生的原因是多方面的，很多時(shí)候我們考慮不周全，漏掉了一些主要因素，導(dǎo)致采取了很多EMC設(shè)計(jì)措施后測(cè)試改善不理想；另一方面由于個(gè)人的因素，很多EMC措施處理不到位或者仿真錯(cuò)誤等，造成在單板上采取了很多EMC措施后測(cè)試仍然不理想；最后大多數(shù)EMC措施都有其局限性和負(fù)面影響，過(guò)度采用將會(huì)對(duì)單板EMC設(shè)計(jì)起到負(fù)面作用，很多時(shí)候我們只考慮到EMC設(shè)計(jì)措施的正面影響。以上這些因素決定了在單板EMC設(shè)計(jì)完成前后需要對(duì)單板進(jìn)行整體EMC仿真對(duì)比驗(yàn)證，甚至有必要對(duì)一些主要EMC設(shè)計(jì)措施的改善效果進(jìn)行仿真對(duì)比驗(yàn)證。

　　6、接地

　　接地的目的：

　?。?）建立與大地相連接的低阻抗通路，使雷擊電流、靜電放電電流等從接地通路直接流入大地，而不致影響設(shè)備或系統(tǒng)的正常工作及人身安全；

　?。?）建立設(shè)備外殼與附近金屬導(dǎo)體之間的低阻抗通路，當(dāng)設(shè)備中存在漏電流時(shí)，不至于危及人身安全；

　?。?）設(shè)備或系統(tǒng)的各部分都連接到一個(gè)公共參考點(diǎn)，消除兩個(gè)懸浮電路之間可能存在的干擾電壓；

　　（4）將屏蔽體接地、起到屏蔽作用；

　?。?）將濾波器接地，使濾波器能起到抑制共模干擾的作用；

　　PCB板上信號(hào)電路參考地平面，提供一個(gè)信號(hào)最短的返回路徑；較大的回路面積會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射、增加電路之間的互感耦合、會(huì)增加電路對(duì)外界電磁場(chǎng)的敏感性。

　　7、PCB設(shè)計(jì)的關(guān)系（重要性和必要性不言而喻）

　　當(dāng)PCB板里有射頻電流通過(guò)時(shí)，這個(gè)電流要從電流發(fā)生電路流出，在到達(dá)負(fù)載后，還要通過(guò)返回路徑流回到電流發(fā)生器，形成電流的閉合回路，電流在流過(guò)閉合回路時(shí)就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。按照電磁場(chǎng)的理論，伴隨磁場(chǎng)產(chǎn)生的同時(shí)，又會(huì)產(chǎn)生一個(gè)輻射的電場(chǎng)。通過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的交互作用就形成射頻輻射能量的產(chǎn)生與傳播。這就是開關(guān)電源PCB板引起輻射干擾的主要原因。

　　8、軟件抗干擾技術(shù)：

　　冗余技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)、標(biāo)志技術(shù)、數(shù)字濾波技術(shù)等

　　9、屏蔽：

　　抑制以場(chǎng)的形式造成干擾的有效方法是電磁屏蔽。所謂電磁屏蔽就是以某種材料（導(dǎo)電或?qū)Т挪牧希┲瞥傻钠帘螝んw（實(shí)體的或非實(shí)體的）將需要屏蔽的區(qū)域封閉起來(lái)，形成電磁隔離，即其內(nèi)的電磁場(chǎng)不能越出這一區(qū)域，而外來(lái)的輻射電磁場(chǎng)不能進(jìn)入這一區(qū)域（或者進(jìn)出該區(qū)域的電磁能量將受到很大的衰減）。

　　電磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽體對(duì)電磁能量的反射、吸收和引導(dǎo)作用。而這些作用是與屏蔽結(jié)構(gòu)表面上和屏蔽體內(nèi)感生的電荷、電流與極化現(xiàn)象密切相關(guān)的。

　　電磁屏蔽是用屏蔽體阻止高頻電磁能量在空間傳播的一種措施，屏蔽體的材料是金屬導(dǎo)體或其他對(duì)電磁波有衰減作用的材料。屏蔽效能的大小與電磁波的性質(zhì)及屏蔽體的材料性質(zhì)有關(guān)。

　　高電壓、小電流干擾源以電場(chǎng)為主；低電壓、大電流以磁場(chǎng)干擾為主。

　　10、濾波：

　　濾波技術(shù)是抑制電氣、電子設(shè)備傳導(dǎo)電磁干擾，提高電氣、電子設(shè)備傳導(dǎo)抗擾度水平的主要手段，也是保證設(shè)備整體或局部屏蔽效能的重要輔助措施。

　　實(shí)踐表明，即使一個(gè)經(jīng)過(guò)很好設(shè)計(jì)并且具有正確的屏蔽和接地措施的產(chǎn)品，也仍然會(huì)有傳導(dǎo)騷擾發(fā)射或傳導(dǎo)騷擾進(jìn)入設(shè)備。濾波是壓縮信號(hào)回路騷擾頻譜的一種方法，當(dāng)騷擾頻譜成分不同于有用信號(hào)的頻帶時(shí)，可以用濾波器將無(wú)用的騷擾濾除。濾波器的作用是允許工作信號(hào)通過(guò)。而對(duì)非工作信號(hào)（電磁騷擾）有很大的衰減作用，使產(chǎn)生干擾的機(jī)會(huì)減為最小。

　　電磁干擾（EMI）濾波器屬于低通濾波器，包括電源線濾波器、信號(hào)線濾波器等。為了滿足EMC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的傳導(dǎo)發(fā)射和傳導(dǎo)敏感度極限值要求，使用EMI濾波器是一種好方法。

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