学会设计电路还有搞懂EMC,EMC都有哪些设计规范? 发布时间: 2024-10-07 22:22:04 来源: 电路大讲堂 电磁干扰的三要素是干扰源、干扰传输途径、 干扰接收器。EMC就围绕这些问题进行研究。 最基本的干扰抑制技术是屏蔽、滤波、接地 。它们主要用来切断干扰的传输途径。广义的电磁兼容控制技术包括抑制干扰源的发射和提高干扰接收器的敏感度,但已延伸到其他学科领域。 本文重点在单板的EMC设计上,附带一些必 须的EMC知识及法则。在印制 电路板设计阶段对电磁兼容考虑将减少电路在样机中发生电磁干扰。问题的种类包括公共阻抗耦合、串扰、高频载流导线产生的辐射和通过由互连布线和印制线 形成的回路拾取噪声等。 在高速逻辑电路里,这类问题特别脆弱,原因很多: 1、电源与地线的阻抗随频率增加而增加,公共阻抗耦合的发生比较频繁; 2、信号频率较高,通过寄生电容耦合到步线较有效,串扰发生更 容易; 3、信号回路尺寸与时钟频率及其谐波的波长相比拟,辐射更加显著。 4、引起信号线路反射的阻抗不匹配问题。 一、总体概念及考虑 1、五一五规则,即时钟频率到5MHz或脉冲上升时间小于5ns,则PCB板须 采用多层板。 2、不同电源平面不能重叠。 3、公共阻抗耦合问题。 模型: VN1=I2ZG为电源I2流经地平面阻抗ZG而在1号电路感应的噪声电压。由于地平面电流可能由多个源产生,感应噪声可能高过模电的灵敏度或数电 的抗扰度。 解决办法: ①模拟与数字电路应有各自的回路,最后单点接地; ②电源线与回线越宽越好; ③缩短印制线长度; ④电源分配系统去耦。 4、减小环路面积及两环路的交链面积。 5、一个重要思想是:PCB上的EMC主要取决于直流电源线的Z 0 电源线分布电感与电容 C→∞,好的滤波,L→0,减小发射及敏感。 二、布局 下面是电路板布局准则: 1、晶振尽可能靠近处理器 2、模拟电路与数字电路占不同的区域 3、高频放在PCB板的边缘,并逐层排列 4、用地填充空着的区域 三、布线 1、电源线与回线尽可能靠近,最好的方法各走一面。 2、为模拟电路提供一条零伏回线,信号线与回程线小于5:1。 3、针对长平行走线的串扰,增加其间距或在走线之间加一根零伏线。 4、手工时钟布线,远离I/O电路,可考虑加专用信号回程线。 5、关键线路如复位线等接近地回线。 6、为使串扰减至最小,采用双面#字型布 线。 7、高速线避免走直角。 8、强弱信号线分开。 四、屏蔽 1、屏蔽模型: 屏蔽效能SE(dB)=反射损耗R(dB)+吸收损耗A(d B) 高频射频屏蔽的关键是反射,吸收是低频磁场屏蔽的关键机理。 2、工作频率低于1MHz时,噪声一般由电场或磁场引起,(磁场引起时干扰,一般在几百赫兹以内),1MHz以上,考虑电磁干扰。单板上的屏蔽实体包括变压器、传感器、放大器、DC/DC模块等。更大的涉及单板间、子架、机架的屏蔽。 3、静电屏蔽不要求屏蔽体是封闭的,只要求高电导率材料和接地两点。电磁屏蔽不要求接地,但要求感应电流在上有通路,故必须闭合。磁屏蔽要求高磁导率的材料做封闭的屏蔽体,为了让涡流产生的磁通和干扰产生的磁通相消达到吸收的目的,对材料有厚度的要求。高频情况下,三者可以统一,即用高电导率材料(如铜)封闭并接地。 4、对低频,高电导率的材料吸收衰减少,对磁场屏蔽效果不好,需采用高磁导率的材料(如镀锌铁)。磁场屏蔽还取决于厚度、几何形状、孔洞的最大线性尺寸。 6、磁耦合感应的噪声电压UN=jwB.A.coso=jwM.I1,(A为电路2闭合环路时面积;B为磁通密度;M为互感;I1为干扰电路的电流。降低噪声电压,有两个途径,对接收电路而言,B、A和COS0必须减小;对干扰源而言,M和I1必须减小。双绞线是个很好例子。它大大减小电路的环路面积,并同时在绞合的另一根芯线上产生相反的电动势。 7、防止电磁泄露的经验公式:缝隙尺寸<λmin/20。好的电缆屏蔽层覆视 率应为70%以上。 五、接地 1、300KHz以下一般单点接地,以上多点接地,混合接地频率范围50KHz~10MHz 。另一种分法是:<0.05λ单点接地;<0.05λ多点接地。 2、好的接地方式:树形接地 3、信号电路屏蔽罩的接地 4、对电缆屏蔽层,L<0.15λ时,一般均在输出端单点接地。L <0.15λ时, 则采用多点接地,一般屏蔽层按0.05λ或0.1λ间隔接地。混合接地时, 一端屏蔽层接地,一端通过电容接地。 5、对于射频电路接地,要求接地线尽量要短或者根本不用接线而实现接地。最好的接地线是扁平铜编织带。当地线长度是λ/4波长的奇数倍时,阻抗会很高,同时相当λ/4天线,向外辐射干扰信号。 6、单板内数字地、模拟地有多个,只允许提供一个共地点。 7、接地还包括当用导线作电源回线、搭接等内容。 六、滤波 1、选择EMI信号滤波器滤除导线上工作不需要的高频干扰成份,解决高频电磁辐射与接收干扰。它要保证良好接地。分线路板安装滤波器、贯通滤波器、连接器滤波器。从电路形式分,有单电容型、单电感型、L型、π型。π型滤波器通带到阻带的过渡性能最好,最能保证工作信号质量。 一个典型信号的频谱: 傅里叶变换 2、选择交直流电源滤波器抑制内外电源线上的传导和辐射干扰, 既防止EMI 进入电网,危害其它电路,又保护设备自身。它不衰减 工频功率。DM(差 摸)干扰在频率<1MHz时占主导地位。CM在>1MHz时,占主导地位。 3、使用铁氧体磁珠安装在元件的引线上,用作高频电路的去耦,滤波以及 寄生振荡的抑制。 4、尽可能对芯片的电源去耦(1-100nF),对进入板极的直流电源及稳 压器和 DC/DC转换器的输出进行滤波(uF)。 注意减小电容引线电感,提高谐振频率,高频应用时甚至可以采取四芯 电容。 电容的选取是非常讲究的问题,也是单板EMC控制的手段。 七、其它 单板的干扰抑制涉及的面很广,从传输线的阻抗匹配 到元器件的EMC控制, 从生产工艺到扎线方法,从编码技术到软件抗干扰等 。一个机器的孕育及诞生实 际上是EMC工程。最主要需要工程师们设计中注入EMC意识。 部分电子书籍截图 相关关键词 emc设计是什么 电路施工规范 电路铺设要求及规范 原理图设计规范 电路验收标准 文章来源于: 电路大讲堂 原文链接 本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。 相关文章 基于STM32 MCU应用的EMC指南之软件篇 基于STM32 MCU应用的EMC指南之软件篇;在基于微控制器的电子系统中,强壮的软件设计是提高 EMC 性能的主要因素。必须尽量在项目设计阶段的早期考虑 EMC 干扰导致的问题。EMC 导向... 2024-02-28 工业变频器的电磁兼容标准须知 1000MHz频带下的辐射发射限值 (参考 IEC-61800-3, Table 15) 符合 EMI/EMC 标准的工业温度双网口千兆以太网 PHY 参考设计,这个设计是通过 IEC 61800-3 EMC... 2024-06-11 电路中的GND,它的本质是什么? 电路中的GND,它的本质是什么?; 问一个简单而又很难回答的电路问题:电路中的地线GND,它的本质是什么? 在PCB... 2024-11-09 18:37:14 大牛多年研发电源问题汇总(受益匪浅)! 器是怎么选择的? 散热器设计需要考虑什么? 散热器的设计是开关电源的一个重点,散热器主要是针对我们的发热器件温升过高,需要... 2024-11-14 22:46:54 天然气流量计的作用是什么 天然气流量计的作用是什么; 天然气流量计的作用 天然气流量计采用卡门涡街原理制造,具有测量精度高、量程宽、功耗低、安装方便、操作简单、压力损失小等优点,可测量工况体积流量或标准体积流量(一体... 2023-05-19 变频电源与变频器分得清吗?区别是什么? 变频电源与变频器分得清吗?区别是什么?;变频电源的设计是将交流→直流→交流,输出为纯正弦波。输出的频率和电压在一定范围内被调节。变频器有一个VF曲线,频率随着电压的变化而变化。变频... 2024-01-24 emc标准体系的四大类型是什么 中国EMC汽车相关标准 emc标准体系的四大类型是什么 中国EMC汽车相关标准; 随着汽车电气化发展越来越快,车辆这电子设备越来越多,EMC也越来越重要。如何评判检测零部件的EMC性能?国际标准,区域标准,中国... 2023-08-30 怎样才算是一名合格的PCB设计师? 师连自己的工具都掌握不熟练的话,何谈优秀设计。故,软件对于 一名设计师来说是至关重要的。又有人会问,软件操作到什么样的程度才算是熟练掌握呢?故名思议“熟能生巧”,这话无可争议。对于... 2024-11-12 21:32:58 通信电源应用注意事项 输出电压偏高、超出满载温度降额点不会使用或PCB走线不会设计的问题,本文将逐一进行解答。本文引用地址: 问题一:上电输出电压为什么偏高? 没有输出电压的问题一般是功能引脚没有正确使用,VCB/VCF系列... 2023-10-25 什么是车规级?什么是车规级元器件?看这一篇就行了 什么是车规级?什么是车规级元器件?看这一篇就行了;一、什么是车规级? 经常听汽车销售商说起的车规级到底是什么?首先它是一个汽车标准,符合各国立法的关于汽车标准的法规,各国的标准有所不同。比如... 2023-10-23