淺談電子設(shè)備的電磁兼容性設(shè)計
- 作者:
- 來源:
- 日期 : 2019-03-19
一、電磁兼容性分析
電磁兼容性是指器件、設(shè)備或系統(tǒng)在所處電磁環(huán)境中良好運行，并且不對其所在環(huán)境產(chǎn)生任何難以承受的電磁騷擾的能力。電磁兼容涵蓋了電磁干擾和電磁敏感度。為實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備互不干擾、兼容運行，即要控制騷擾源的電磁發(fā)射，又要提高受騷擾對象的抗擾度。
二、電磁干擾方式分析
自然因素和人為因素是電磁干擾的兩種方式。按來源我們也可以把其分為內(nèi)部干擾和外部干擾。內(nèi)部干擾即指電子設(shè)備內(nèi)部的各電子器件間的干擾。例如漏電造成的干擾、導(dǎo)線間互感造成的干擾，元件發(fā)熱造成對其它元件的干擾，元件產(chǎn)生的磁場造成的干擾等各方面，外部干擾主要除了電子產(chǎn)品本身以外的干擾因素。如外部電磁場干擾、外部電磁波干擾、外部高電壓干擾、外部濕度、溫度、酸堿度干擾、電壓不穩(wěn)造成的干擾等。
三、電磁兼容性設(shè)計
電磁干擾有三大因素，具體是指感受器、干擾源（信號發(fā)生器如靜電槍、浪涌測試儀等設(shè)備）與耦合途徑。當(dāng)此三個因素都滿足條件時就不會產(chǎn)生電磁干擾。
基于此，電子產(chǎn)品在設(shè)計時就需要考慮到兩方面問題，一是電子產(chǎn)品本身不受內(nèi)、外部因素干擾，另外是電子產(chǎn)品本身不要對其它產(chǎn)品產(chǎn)生干擾?；谶@兩方面的考慮在設(shè)計時主要從三大因素考慮。電磁兼容性設(shè)計內(nèi)容包括：限制干擾源的電磁發(fā)射、控制電磁干擾的傳遞及增強敏感設(shè)備的抗干擾能力。
1、PCB設(shè)計
電磁兼容性設(shè)計的首要任務(wù)就是PCB設(shè)計。PCB設(shè)計的好壞將直接決定了電子產(chǎn)品電磁兼容性能。合理的PCB設(shè)計，可以使電子產(chǎn)品降低電磁干擾并減輕電磁干擾帶來的影響。電子設(shè)備PCB的電磁兼容設(shè)計，關(guān)鍵在于模擬和邏輯有源器件固有的電磁敏感特性，由于方波信號具有高階諧波成分，因此在數(shù)字電路設(shè)計時，應(yīng)在滿足產(chǎn)品設(shè)計要求的情況下，盡量選擇低的邊沿變化速度。除元器件選擇外，還要綜合運用去耦電容、鐵氧體端接、線路排布、地和電源設(shè)計等有效有段，增強去耦效果，優(yōu)化抗擾性能。
2、屏蔽設(shè)計
屏蔽設(shè)計就是利用介質(zhì)將電磁減小或阻止的設(shè)計，介質(zhì)通常是帶有吸收功能的金屬，能夠?qū)崿F(xiàn)阻擋功能。按介質(zhì)分類，可將屏蔽介質(zhì)分為電屏蔽與磁屏蔽。設(shè)計當(dāng)中還需要考慮縫隙問題。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)縫隙的最大線形尺寸等于干擾源半波長的整數(shù)倍時，縫隙的電磁泄露最大。
3、接地技術(shù)
接地設(shè)計是通過接地的方式來減少電磁干擾的重要手段，也是常規(guī)手段。在設(shè)計當(dāng)中要考慮接地點、接地方式等。在電磁兼容性設(shè)計中可以考慮以下方法：減少接地點之間電位差、管形接地線、保證接地線的電氣連接可靠性、接地方式的選擇。
4、濾波技術(shù)
濾波技術(shù)主要是通過電磁干擾濾波器來抑制干擾，它是提高電磁兼容性的主要手段，濾波器的應(yīng)用可以使電磁干擾信號強度減弱、電平降低。但是在設(shè)計當(dāng)中對于濾波器的安裝位置、安裝方法要有很好的把握。
5、合理布局
電磁兼容性是指器件、設(shè)備或系統(tǒng)在所處電磁環(huán)境中良好運行，并且不對其所在環(huán)境產(chǎn)生任何難以承受的電磁騷擾的能力。電磁兼容涵蓋了電磁干擾和電磁敏感度。為實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備互不干擾、兼容運行，即要控制騷擾源的電磁發(fā)射，又要提高受騷擾對象的抗擾度。
二、電磁干擾方式分析
自然因素和人為因素是電磁干擾的兩種方式。按來源我們也可以把其分為內(nèi)部干擾和外部干擾。內(nèi)部干擾即指電子設(shè)備內(nèi)部的各電子器件間的干擾。例如漏電造成的干擾、導(dǎo)線間互感造成的干擾，元件發(fā)熱造成對其它元件的干擾，元件產(chǎn)生的磁場造成的干擾等各方面，外部干擾主要除了電子產(chǎn)品本身以外的干擾因素。如外部電磁場干擾、外部電磁波干擾、外部高電壓干擾、外部濕度、溫度、酸堿度干擾、電壓不穩(wěn)造成的干擾等。
三、電磁兼容性設(shè)計
電磁干擾有三大因素，具體是指感受器、干擾源（信號發(fā)生器如靜電槍、浪涌測試儀等設(shè)備）與耦合途徑。當(dāng)此三個因素都滿足條件時就不會產(chǎn)生電磁干擾。
基于此，電子產(chǎn)品在設(shè)計時就需要考慮到兩方面問題，一是電子產(chǎn)品本身不受內(nèi)、外部因素干擾，另外是電子產(chǎn)品本身不要對其它產(chǎn)品產(chǎn)生干擾?；谶@兩方面的考慮在設(shè)計時主要從三大因素考慮。電磁兼容性設(shè)計內(nèi)容包括：限制干擾源的電磁發(fā)射、控制電磁干擾的傳遞及增強敏感設(shè)備的抗干擾能力。
1、PCB設(shè)計
電磁兼容性設(shè)計的首要任務(wù)就是PCB設(shè)計。PCB設(shè)計的好壞將直接決定了電子產(chǎn)品電磁兼容性能。合理的PCB設(shè)計，可以使電子產(chǎn)品降低電磁干擾并減輕電磁干擾帶來的影響。電子設(shè)備PCB的電磁兼容設(shè)計，關(guān)鍵在于模擬和邏輯有源器件固有的電磁敏感特性，由于方波信號具有高階諧波成分，因此在數(shù)字電路設(shè)計時，應(yīng)在滿足產(chǎn)品設(shè)計要求的情況下，盡量選擇低的邊沿變化速度。除元器件選擇外，還要綜合運用去耦電容、鐵氧體端接、線路排布、地和電源設(shè)計等有效有段，增強去耦效果，優(yōu)化抗擾性能。
2、屏蔽設(shè)計
屏蔽設(shè)計就是利用介質(zhì)將電磁減小或阻止的設(shè)計，介質(zhì)通常是帶有吸收功能的金屬，能夠?qū)崿F(xiàn)阻擋功能。按介質(zhì)分類，可將屏蔽介質(zhì)分為電屏蔽與磁屏蔽。設(shè)計當(dāng)中還需要考慮縫隙問題。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)縫隙的最大線形尺寸等于干擾源半波長的整數(shù)倍時，縫隙的電磁泄露最大。
3、接地技術(shù)
接地設(shè)計是通過接地的方式來減少電磁干擾的重要手段，也是常規(guī)手段。在設(shè)計當(dāng)中要考慮接地點、接地方式等。在電磁兼容性設(shè)計中可以考慮以下方法：減少接地點之間電位差、管形接地線、保證接地線的電氣連接可靠性、接地方式的選擇。
4、濾波技術(shù)
濾波技術(shù)主要是通過電磁干擾濾波器來抑制干擾，它是提高電磁兼容性的主要手段，濾波器的應(yīng)用可以使電磁干擾信號強度減弱、電平降低。但是在設(shè)計當(dāng)中對于濾波器的安裝位置、安裝方法要有很好的把握。
5、合理布局
合理布局是設(shè)計師應(yīng)具備的基本能力，就是整個電子產(chǎn)品其內(nèi)部的各電子器件以及走線科學(xué)合理、不會造成相互干擾、導(dǎo)線間互感等情況的發(fā)生，從而使電磁干擾降到最低。
