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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

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