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EMC設計的3大規律和3大要素!

更新時間:2025-01-17      點擊次數:850

EMC三大規律


1) 規律一、EMC費效比關系規律: EMC問題越早考慮、越早解決,費用越小、效果越好。

在新產品研發階段就進行EMC設計,比等到產品EMC測試不合格才進行改進,費用可以大大節省,效率可以大大提高;反之,效率就會大大降低,費用就會大大增加。


經驗告訴我們,在功能設計的同時進行EMC 設計,到樣板、樣機完成則通過EMC測試,是間和最有經濟效益的。相反,產品研發階段不考慮EMC,投產以后發現EMC不合格才進行改進,非但技術上帶來很大難度、而且返工必然帶來費用和時間的大大浪費,甚至由于涉及到結構設計、PCB設計的缺陷,無法實施改進措施,導致產品不能上市。


2
) 規律二、高頻電流環路面積S越大, EMI輻射越嚴重。

高頻信號電流流經電感最小路徑。當頻率較高時,一般走線電抗大于電阻,連線對高頻信號就是電感,串聯電感引起輻射。電磁輻射大多是EUT被測設備上的高頻電流環路產生的,的情況就是開路之天線形式。對應處理方法就是減少、減短連線,減小高頻電流回路面積,盡量消除任何非正常工作需要的天線,如不連續的布線或有天線效應之元器件過長的插腳。

減少輻射騷擾或提高射頻輻射抗干擾能力的最重要任務之一,就是想方設法減小高頻電流環路面積S。

3) 規律三、環路電流頻率f越高,引起的EMI輻射越嚴重,電磁輻射場強隨電流頻率f的平方成正比增大。

減少輻射騷擾或提高射頻輻射抗干擾能力的最重要途徑之二,就是想方設法減小騷擾源高頻電流頻率f,即減小騷擾電磁波的頻率f。


本文以下內容,就是利用以上三個規律,倡導趁早考慮EMC問題,介紹EMC 設計和EMC問題改進。

改進EMC 問題,如同診治疾病。如果產品沒有通過EMC 測試,我們從測量結果中,只能知道哪些頻率點“超標"了,而這些頻率的電磁干擾是從哪里出來的,往往是工程師門最不容易發現、最難解決的問題。產品EMC 問題,說難亦難,說易亦易。

改進EMC問題,首先,根據EMI產生的途徑和機理,也就是EMC問題產生的要素,針對EUT(被測試樣品,下同)的電路原理,先作一些判斷,比如IT類設備和AV音視頻類設備引起EMC問題的原因或者內部騷擾源是什么,先進行推斷,再結合測試 項目測試圖透過現象看本質,分析超差原因--把騷擾源搞清楚,把騷擾途徑摸透徹,以便有的放矢。

分析超差原因,可使用高頻示波器或頻譜分析儀加上 場探頭驗證分析結果,從頻域到時域,再從頻域到時域,分析、尋找產生EMC問題的對應電路和器件。

EMC問題三要素


開關電源及數字設備由于脈沖電流和電壓具有很豐富的高頻諧波,因此會產生很強的輻射。電磁干擾包括輻射型(高頻)EMI、傳導型(低頻)EMI,即產生EMC問題主要通過兩個途徑:一個是空間電磁波干擾的形式;另一個是通過傳導的形式,換句話說,產生EMC問題的三個要素是:電磁干擾源、耦合 途徑、敏感設備。


輻射干擾主要通過殼體和連接線以電磁波形式污染空間電磁環境;傳導干擾是通過電源線騷擾公共電網或通過其他端子(如:射頻端子,輸入端子)影響相連接的設備。

傳導、輻射、騷擾源------(途徑)----- 敏感受體近場耦合IT、AV 設備可能的騷擾源

a) FM接收機、TV接收機本機振蕩,基波及諧波由高頻頭、本機振蕩電路產生;

b) 開關電源的開關脈沖及高次諧波,同步信號方波及高頻諧波,行掃描顯像電路產生的行、場信號及高頻諧波;

c) 數字電路工作需要的各種時鐘信號及高頻諧波、以及它們的組合,各種時鐘如CPU芯片工作時鐘、MPEG解碼器工作時鐘、視頻同步時鐘(27MHz,16.9344MHz ,40.5MHz)等;

d) 數字信號方波及高頻諧波,晶振產生的高次諧波,非線性電路現象(非線性失真、互調、飽和失真、截止失真)等引起的無用信號、雜散信號;

e) 非正弦波波形,波形毛剌、過沖、振鈴,電路設計存在的寄生頻率點。

f ) 對于敏感受體通過耦合途徑接受的外部騷擾包括浪涌、快速脈沖群、靜電、電壓跌落、電壓變化和各種電磁場。


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