EMC
2020-07-21 16:34:48 6 举报
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大纲/内容
何为EMC
电磁兼容
电磁兼容性(EMC)是指电子设备、电子环境系统相互之间不会差生不良影响,并且在预定的环境种可以正常工作
良好的电磁兼容性
1.电子设备或者系统,在预定的电磁环境中可靠的工作
2.电子设备之间,或者系统之间,不会产生不良影响
未达到良好电磁兼容性
1.雷电是一种常见的现象,应考虑 (浪涌电压测试——类比雷电)
2.设备之间相互电磁干扰,名词 电能质量 -是否包含有干扰因素
电磁兼容实验
骚扰发射实验EMI(E)
辐射骚扰发射(RE)
受测设备本身发出
信号天线产出的电磁骚扰
传导骚扰发射(CE)
并非电能质量问题(可产生电磁辐射)
骚扰敏感性实验EMS(S)
传导骚扰敏感性(CS)
电源电缆传导骚扰敏感
信号电缆骚扰敏感性
辐射骚扰敏感性(RS)
通过电磁照射
静电放电敏感性
实验环境
电磁环境隔离,无其他干扰源,有强电磁场
注意事项
原则
1设备摆放状态接近实际状态
设备的安装平台(金属/非金属)
设备接地状态
2.设备的电磁兼备性处于最坏打算
RS\RE连接上所有外界电缆
CS:外接电缆上传输数据
3.电缆的摆放固定,包郑实验的重复性
GJB151A/B的要求哼明确
没有互联设备时电缆的处理
连接上一个空电缆(与实际情况尽量相似)
实验顺序的安排
1.一个项目通过后进行下一个项目
2,优先安排影响较大项目
3,时间较短优先
4,费用少优先
电磁兼容性分析
电磁骚扰源
电源线耦合机理
骚扰源产生,骚扰电流,经过电源,与电源内阻抗产生骚扰电压
电磁骚扰源的寻找
特征 变化的电压、电流是产生骚扰源的重要条件(du/dt≠0 di/dt≠0))
典型的电磁骚扰源
开关电源
数字电路
逆变电路
雷电
空气瞬间被击穿,产生巨大的du/dt di/dt
传导骚扰发射
传导骚扰发射的产生 :负荷是否稳点
从时域波形判断:电路波形与电源电压波形不一致
从屏域频谱判断:电流的频谱种有电源电压的频率成分以外的平吕存在
例子
AC/DC电源中 整流桥 电容 CE101发射 开关三极管CE102发射
AC/DC电源上的骚扰发射
共模发射
开关电源中的开关器件
内部电路的电磁辐射
差模发射
整流电源
子主题
开关电路
辐射骚扰发射
骚扰发射是在工作的时候差产生的意外的电磁辐射
电子设备中隐藏的天线在辐射电磁波
闭合回路中有变化的电流叫环路天线
环路天线的辐射特性
任何一个电路都是环型天线
环路的周长越长,辐射越强
环路周长接近一个波长的时候,辐射最强
超过最低的谐振频率以后,辐射强度与频率关系不大
环路的面积越大,辐射越强
IC芯片内部电路,周长小
两个导体之间有变化的电压 叫偶极天线
偶极天线的辐射特性
偶极天线是RE102的主要原因
偶极天线两端,相近越近,辐射越小 当终端连接时就是环型天线
PCB上的I/0电缆要尽量同一侧
1/2波长对应的频率辐射最强
谐振频率与电极的电感有关
增加电感,降低谐振频率
线路板的两种天线
差模辐射
差模电流,在设计意图中的电路路径上流动的电流。驱动这个电流的电压就是差模电压
共模辐射
共模电流在设计意图之外的路径上流动的电流,驱动这个电流的电压就是共模电压
共模电流经过的导体通常叫做“骚扰地”,着各地市哪里很难确定,共模电流回自动选择一个阻抗低的路径
信号源频率越高,越容易差生共模电流
总结
1.电路的工作仅需要差模电压和差模电流
2.除了天线接收电磁波和发射电磁波以外,没有电路依靠共模电压、共模电流来工作
3.几乎所有的共模电压、共模电流都是EMI问题的元凶
4.电路受到EMI的影响,主要是电路中产生差模噪声
5.共模电压通常是差模电压、差模电流产生的
天线具有互异性,一种结果若干有利于辐射电磁波,那就有利于接受电磁波
找到电子设备中隐藏的天线,然后控制这些天线
消除天线的驱动电压或者驱动电流
降低天线的辐射效率
时钟信号骚扰源
时钟频率叫“基波,时钟平吕整倍数叫"协波"
有限的能量分布在有限的频率点(周期性)不单是时钟信号 全部规律性信号
周期性信号的强度最大,实际上市周期性信号的能量更集中
仅到接受装置的带宽较窄时,时钟信号才是嘴强骚扰
电磁骚扰的敏感源
降低设备的敏感性/提高设备的抗性
耦合路径
传导的耦合路径
电源耦合(骚扰元与敏感源公用一条电源线)
地线耦合 点位参考点
空间的耦合路径
近场耦合,杂项电容与互感
电磁波的辐射
判断简单方法
骚扰源和敏感源用不同的电源供电,观察感染现象是否变化
骚扰源或者敏感源断开底线,观察干扰现象是否变化
调整骚扰源和敏感源之间的距离,概念干扰现象是否变化
EMC实验
电源类实验
电缆差模骚扰注入
实验CS101 CS106 CS114 CS115 CS116
在电源某侧导线,添加类似变压器的骚扰源,达到测试的目的
电缆共模注入实验
影响范围
1。电缆中感应差模电压
2.电缆上的感应的共模电压
3.PCB电中上感应的差模电压
采用方式:在受测体外,添加电磁波骚扰源
磁场注入:磁场耦合 感应电动势 骚扰电压源
电厂注入:电容耦合 骚扰电流源
I/O电缆上的敏感性实验仅有共模注入
电缆共模电压对接口电路的影响
对接口电路的影响,不平衡电路导致共模转成差模
平衡电路不受共模电压的影响(差分电路 双信号线 ,连接地线)
电缆的共模电压对内部电路产生的影响
产生原理:共模电压在端口上差生共模电流,通过电磁场影响内部电路
注意事项:
敏感电路要尽量远离:/O接口
PCB上的信号地与金属机箱的连接方式很重要
解决办法:采用I/O隔离器件(磁耦合、光耦合)可以阶段共模电流半径
电缆上的共模骚扰电压对对电路的影响
接口电路
影响:接口电路的非平衡导致的共模电压变成差模电压
解决:平衡电路
I/O电路与内部电路之间的耦合
影响:在铭感电路种差生差模电压,
解决:适当的电路布局
共模电流过地线,产生噪声电压
等效为差模电压,导致电路故障
解决I/O端口隔离器件
通过EMC实验的思路
包容(骚扰源、敏感源头)-切断骚扰传播的路径
机箱屏蔽
I/O电缆的处理技术
I/O端口滤波
电缆屏蔽
电源线的处理技术
低频骚扰滤波
射频骚扰滤波
浪涌抑制
抑(骚扰、敏感)源-降低骚扰源的强度和敏感源的敏感度
电路设计(扩谱、滤波)
线路板设计(回路面积控制、地线/电源线阻抗控制)
内部电缆铺设
内部器件布局
电子设备中主要的骚扰源()
DC/DC模块
产生原理:开关上的电压变化剧烈
电磁兼容问题:
辐射发射:RE102超标
传导发射:CE102超标
辐射发射,干扰临近电路
波纹电压,干扰模拟电路
数字电路
产生原理:瞬间短路电流、信号脉冲电流
电磁兼容问题:
实际上两种脉冲电路在电源线和地线上差生的噪声才是最大的麻烦
减小DC模块的骚扰
差模骚扰的控制
减小输入电流的波动
方法:串联电感器件
原理:电感器件具有一直di/dt的作用
减小输出电压波动
方法:并联多个电容(单一电容带宽不够)
原理:电容具有一直du/dt的作用
原则
滤波器尽量靠近DC/DC模块
PCB上的辐射源
辐射来源
时钟电路地线上的连接的各种导体
时钟电路的供电回路,以及电源线
时钟信号的驱动负载形成的闭合回路
控制PCB的电磁辐射
输出端与负载构成的回路
通过布线、控制信号电路的回路面积
通过磁珠,衰减高频电流
改变信号的形状、延长脉冲沿、扩谱时钟
数字电路电源与地线
解耦电容的安装位置,缩小短路电流的回路面积
使用高频特性号的解耦电容,减小高频电流
扩谱时钟
PCB半连接的导体(偶极天线)
在连接电源线的位置安装共模滤波电路
线路板上做好电源解耦,降低电源线的噪声电压
使用整层的铜箔做电源线,降低电源线阻抗
地线
使用整层铜箔做地线,降低地线阻抗
在有外拓地线的位置与经书机箱连接起来(或者用电容连接起来)
做好电源解耦,减小地线电流
把I/O接口设置在PCB的同一侧
总体原则
减小周期信号(代表是时钟信号)的负载电流回路面积
做好包含周期性信号的电路芯片的电源线解耦处理
尽量降低地线的阻抗
外脱电缆尽量不知在线路板的同一侧
提高PCB电磁兼容性的关键
减小信号回路的面积(改善差模特性)
减小电源线和地线的阻抗(改善共模特性)
多层PCB
其中至少有两层作为电源线面和地线面
多层PCB提供面积最小的电流路径
提高PCB板电磁兼容性特性的关键是控制高频电流回路的面积和降低地线、电源线的阻抗
多层线路板
子主题
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