如果在設(shè)計(jì)的初階段引入好的EMC設(shè)計(jì)技術(shù)并不太難實(shí)現(xiàn),如果需要在設(shè)計(jì)的后期進(jìn)行修改以滿足EMC要求,則會(huì)變得更加困難,從項(xiàng)目的初階段開始,EMC設(shè)計(jì)遵循一些簡(jiǎn)單和常識(shí)性的設(shè)計(jì)方法。
EMC設(shè)計(jì) 一些基礎(chǔ)知識(shí):
在考慮任何項(xiàng)目時(shí),EMC設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)很重要:任何具有電平變化信號(hào)的電子電路都會(huì)像任何互連一樣輻射一些電源,而電線將充當(dāng)輻射天線,無(wú)論它們有多短。類似地,電路將傾向于從其他發(fā)射器獲取輻射信號(hào),無(wú)論這些信號(hào)源是否有意傳輸。
EMC設(shè)計(jì)還需要采用任何電容和電感耦合以及可能沿著連接到兩個(gè)設(shè)備的公共線路進(jìn)行的無(wú)用發(fā)射,這也包括地線,這些電磁干擾,EMI,問題可以防止相鄰的電子設(shè)備彼此并排工作。隨著電子設(shè)備使用量的大幅增長(zhǎng),電磁兼容性問題,EMC已成為一個(gè)特別重要的話題。
因此,有必要從一個(gè)新的電子開發(fā)項(xiàng)目開始就設(shè)計(jì)EMC,并將EMC的各種設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品的整個(gè)概念中。只有在開發(fā)的概念階段考慮到EMC方面的設(shè)計(jì),才能正確實(shí)施任何預(yù)防措施。
在過去的幾年里,發(fā)射機(jī)可能會(huì)阻止本地國(guó)內(nèi)電視機(jī)顯示它們的圖像,在壞的情況下,整個(gè)圖像可能會(huì)消失,或者圖像可能會(huì)有一些圖案,隨著這些以及許多其他不良EMC監(jiān)管結(jié)果變得更加普遍的例子,有必要改進(jìn)問題。現(xiàn)在有了現(xiàn)代化的電子設(shè)備,幾乎可以在任何電子設(shè)備附近操作移動(dòng)電話和其他無(wú)線設(shè)備,幾乎沒有效果。這是通過確保設(shè)備不會(huì)輻射無(wú)用的輻射,以及使設(shè)備不易受射頻輻射影響而實(shí)現(xiàn)的。通過這種方式,EMC的這些設(shè)計(jì)方面在今天的世界中已經(jīng)獲得了巨大的回報(bào),在這個(gè)世界中使用了大量的電子設(shè)備。
設(shè)計(jì)符合EMC要求:
在設(shè)計(jì)電子電路卡時(shí),必須采取一些預(yù)防措施,以確保滿足其EMC性能要求。一旦設(shè)計(jì)和制造電路,嘗試修復(fù)EMC性能將變得更加困難和昂貴。因此,在設(shè)計(jì)過程中可以解決許多方面,以確保優(yōu)化EMC性能:
1.小輻射的電路設(shè)計(jì)
2.EMC濾波器
3.電路分區(qū)
4.接地
5.屏蔽外殼
6.屏蔽線和電纜,通過采用這些預(yù)防措施,可以大大提高電路的EMC性能。但是,它仍然需要進(jìn)行EMC測(cè)試,以確保其滿足所需的性能。
小輻射的EMC電路設(shè)計(jì):
EMC / EMI合規(guī)性需要考慮的主要領(lǐng)域之一是連接電纜產(chǎn)生的RF輻射發(fā)射和接收干擾的敏感性。發(fā)現(xiàn)它們形成了干擾任何產(chǎn)品的主要耦合路徑。這些電纜通常需要攜帶高頻信號(hào),可能的數(shù)據(jù),這在提高其EMC / EMI性能方面存在一些挑戰(zhàn)。
任何電纜都將接收和輻射信號(hào),特別是當(dāng)它接近四分之一波長(zhǎng)或其奇數(shù)倍時(shí),因?yàn)樗纬芍C振電路,然而,即使電纜接近這些長(zhǎng)度,電磁兼容性,EMC也是一個(gè)問題,一種解決方案是過濾進(jìn)入和離開單元的電纜。雖然這確實(shí)降低了電磁干擾的水平,但也可能降低電路的性能。如果需要攜帶高速數(shù)據(jù),任何尖銳的邊緣都會(huì)被濾波器去除,在壞的情況下,信號(hào)可能會(huì)衰減到系統(tǒng)無(wú)法工作的程度。因此,可能需要在設(shè)備性能和電磁兼容性、EMC要求之間進(jìn)行仔細(xì)的平衡。
在這些情況下,信號(hào)可以以差分格式攜帶。然后信號(hào)電纜可以構(gòu)造成雙絞線,甚至可以屏蔽。以這種方式可以攜帶高頻信號(hào),但是它對(duì)輻射和接收的敏感性降低,因?yàn)榻邮盏降娜魏涡盘?hào)都將出現(xiàn)在兩條線上并被抵消。另外,出于同樣的原因不會(huì)發(fā)生輻射。
EMC設(shè)計(jì):過濾器
已經(jīng)提到了引入EMC濾波器的可能性。它可以成為EMC工程師在許多情況下使用的有用工具。EMC濾波器對(duì)僅承載低頻信號(hào)的線路特別有用。電源輸入電纜或其他帶有狀態(tài)電壓的線路特別適合過濾。EMC濾波器可以去除任何高頻成分,使線路上的低頻元件不會(huì)輻射太多。
EMC濾波器應(yīng)放置在設(shè)備的入口處,并應(yīng)緊密粘合在機(jī)箱上。以這種方式,在被濾波器移除之前,沒有信號(hào)可以進(jìn)入該單元并輻射到其中。
EMC設(shè)計(jì):電路分區(qū)
電路設(shè)計(jì)的這一要素對(duì)于確保電路能夠通過其EMC測(cè)試非常重要。它必須在設(shè)計(jì)的早階段完成,因?yàn)樗刂浦娐返恼麄€(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu),分區(qū)過程的階段是將電路隔離到EMC關(guān)鍵和非關(guān)鍵區(qū)域。電磁兼容性,EMC關(guān)鍵區(qū)域是那些包含輻射源或可能易受輻射影響的區(qū)域。這些區(qū)域可包括包含高頻電路,低電平模擬電路和包括微處理器電路的高速邏輯的電路。
非關(guān)鍵EMC區(qū)域包含不太可能輻射信號(hào)或易受輻射影響的區(qū)域。電路包括線性電源(不是開關(guān)模式電源),慢速電路等,完成此操作后,即可進(jìn)行設(shè)計(jì)布局??梢云帘侮P(guān)鍵或敏感區(qū)域,或者在接口處根據(jù)需要添加濾波器以防止EMI輻射,或者保護(hù)這些電路免受EMI的影響。
通過隔離EMC關(guān)鍵區(qū)域,可以在設(shè)計(jì)的初始階段或可能稍后添加相關(guān)措施。具有接口提供了優(yōu)化整體性能以滿足其EMC測(cè)試的可能性。這可能導(dǎo)致進(jìn)一步過濾,篩選等,或者甚至可以在不需要某些措施的情況下降低成本。
EMC設(shè)計(jì):接地
單元內(nèi)的接地方案對(duì)其EMC性能尤為重要。接地不良會(huì)導(dǎo)致接地回路,從而導(dǎo)致信號(hào)被輻射或在設(shè)備內(nèi)拾取,從而導(dǎo)致電磁兼容性差,從而導(dǎo)致EMC性能下降,為了確保接地系統(tǒng)能夠令人滿意地工作,值得注意其功能。它可以說是一條使電流返回其源頭的路徑。它應(yīng)該顯然具有低阻抗,它也應(yīng)該是直接的。任何環(huán)路或偏差都可能產(chǎn)生可能引起EMC問題的虛假效應(yīng)。
規(guī)劃地球或接地系統(tǒng)并非易事。它比看起來(lái)更具挑戰(zhàn)性,但對(duì)于良好的EMC性能至關(guān)重要。長(zhǎng)度必須保持在小值,因?yàn)楦哂趦H幾千赫茲的頻率,阻抗主要由電感決定,幾厘米的長(zhǎng)度即使在低頻時(shí)也會(huì)產(chǎn)生顯著差異。
為了克服這些影響,應(yīng)盡可能使用粗線,并且必須在印刷電路板上使用接地層。必須在地平面上方運(yùn)行關(guān)鍵軌道,并且應(yīng)將它們布線,以便它們不會(huì)在地平面中遇到任何中斷。有時(shí)需要在地平面上有一個(gè)槽或斷點(diǎn),如果發(fā)生這種情況,必須在平面上布置一個(gè)關(guān)鍵軌道,即使它稍長(zhǎng)一些,可以采用這些和其他方法來(lái)確保接地系統(tǒng)能夠?qū)MC問題降至低。應(yīng)該對(duì)接地進(jìn)行相當(dāng)?shù)目紤],因?yàn)橐院罂赡懿蝗菀赘淖儭?
EMC設(shè)計(jì):屏蔽外殼
雖然從成本角度來(lái)看,屏蔽外殼可能不是優(yōu)選的選擇,但將該單元放置在接地的導(dǎo)電外殼中將顯著提高性能。然后可以在該界面處進(jìn)行所有過濾,并且導(dǎo)電壁將提供輻射屏障,從而改善EMC性能的發(fā)射和易感性元素。
在成本和可能美觀很重要的情況下,可以使用導(dǎo)電涂料噴涂機(jī)柜內(nèi)部,盡管提供的屏蔽水平不會(huì)像使用完全導(dǎo)電的金屬外殼那樣好。在需要高水平的EMC性能的情況下,應(yīng)注意選擇不破壞屏幕連續(xù)性的情況。理想情況下,該情況應(yīng)盡可能少。在每個(gè)關(guān)節(jié)處都會(huì)有輻射通過的可能性。如果發(fā)生關(guān)節(jié),它們應(yīng)盡可能緊密,并且它們之間應(yīng)具有良好的連續(xù)性。
一些使用預(yù)制結(jié)構(gòu)和陽(yáng)極氧化鋁板的金屬外殼不能提供良好的EMC性能,盡管它們?cè)诿烙^上比一些RF緊密的情況更好。必須根據(jù)所需的性能和需要進(jìn)行的EMC測(cè)試來(lái)取得平衡。
EMC設(shè)計(jì):屏蔽線和電纜
當(dāng)線路和電纜需要進(jìn)出單元時(shí),可以對(duì)電纜進(jìn)行屏蔽,以防止信號(hào)的任何輻射被傳輸或接收外部信號(hào)。但是,當(dāng)電磁兼容性EMC應(yīng)用需要屏蔽電纜時(shí),屏幕必須在進(jìn)入設(shè)備后立即與設(shè)備信號(hào)接地相連,否則可能會(huì)輻射或拾取不需要的信號(hào),這會(huì)影響EMC合規(guī)性。
電磁兼容性,電磁設(shè)備的EMC性能如今非常重要,因此有必要為EMC設(shè)計(jì)。為了使該裝置能夠通過其EMC測(cè)試并投放市場(chǎng),必須使其符合現(xiàn)行的指令和法規(guī)。要使設(shè)備成功,必須將其設(shè)計(jì)為提供高水平的電磁兼容性,EMC性能和降低EMI。
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