EMC/EMI经典问答
产品做电磁兼容设计的必要性:满足产品功能要求、减少调试时间,使产品满足电磁兼容标准的要求,使产品不会对系统中的其它设备产生电磁干扰。
为什么要对产品做电磁兼容设计?
答:满足产品功能要求、减少调试时间,使产品满足电磁兼容标准的要求,使产品不会对系统中的其它设备产生电磁干扰。
对产品做电磁兼容设计可以从哪几个方面进行?
答:电路设计(包括器件选择)、软件设计、线路板设计、屏蔽结构、信号线/电源线滤波、电路的接地方式设计。
在电磁兼容领域,为什么总是用分贝(dB)的单位描述?
答:因为要描述的幅度和频率范围都很宽,在图形上用对数坐标更容易表示,而dB 就是用对数表示时的单位。
一个刚涉足PCB设计的新手,想请教一下,要想做好PCB设计应该多多掌握哪方面的知识?另外,在PCB设计中遇到的关于安规方面的知识一般在哪里能找到?
答:对于PCB设计应该掌握:
①熟悉与掌握PCB设计软件,如POWERPCB/CANDENCE等;
② 了解熟悉所设计产品的具体架构,同时熟悉原理图电路知识,包含数字与模拟知识;
③ 掌握PCB加工流程、工艺、可维护加工要求;
④ 掌握PCB板高速信号完整性、电磁兼容(emi与ems)、SI、PI仿真设计等相关的知识;
⑤ 如果相关工作涉及射频,还需掌握射频知识;
⑥ 对于PCB设计地的安规知识主要看GB4943或UL60950,一般的绝缘间距要求通过查表可以得到!
我现在在对外壳有一圈金属装饰件的机器做静电测试,测试中遇到:接触放电4k时32k晶振没问题,空气放电8k停振的问题,如何处理?
答:有金属的话,空气放电和接触放电效果差不多,建议你在金属支架上喷绝缘漆试试。
PCB设计如何避免高频干扰?
答:避免高频干扰的基本思路是尽量降低高频信号电磁场的干扰,也就是所谓的串扰(Crosstalk)。可用拉大高速信号和模拟信号之间的距离,或加ground guard/shunt traces在模拟信号旁边。还要注意数字地对模拟地的噪声干扰。
PCB设计时,怎样通过安排叠层来减少EMI问题?
答:首先,EMI要从系统考虑,单凭PCB无法解决问题。层叠对EMI来讲,我认为主要是提供信号最短回流路径,减小耦合面积,抑制差模干扰。另外地层与电源层紧耦合,适当比电源层外延,对抑制共模干扰有好处。
在EMC测试中发现时钟信号的谐波超标十分严重,只是在电源引脚上连接去耦电容。在PCB设计中需要注意哪些方面以抑止电呢?
答:EMC三要素为辐射源、传播途径和受害体。传播途径分为空间辐射传播和电缆传导。所以要抑制谐波,首先看看它传播的途径。电源去耦是解决传导方式传播,此外,必要的匹配和屏蔽也是需要的。
请问什么是磁珠,有什么用途?磁珠连接、电感连接或0欧姆电阻连接又是什么 ?
答:磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰,还具有吸收静电脉冲的能力。磁珠是用来吸收超高频信号,象一些RF电路,PLL,振荡电路,含超高频存储器电路(DDR SDRAM,RAMBUS等)都需要在电源输入部分加磁珠,而电感是一种蓄能元件,用在LC振荡电路,中低频的滤波电路等,其应用频率范围很少超过50MHZ。磁珠的功能主要是消除存在于传输线结构(电路)中的RF噪声,RF能量是叠加在直流传输电平上的交流正弦波成分,直流成分是需要的有用信号,而射频RF能量却是无用的电磁干 扰沿着线路传输和辐射(EMI)。要消除这些不需要的信号能量,使用片式磁珠扮演高频电阻的角色(衰减器),该器件允许直流信号通过,而滤除交流信号。通常高频信号为30MHz以上,然而,低频信号也会受到片式磁珠的影响。
要正确的选择磁珠,必须注意以下几点:
1、不需要的信号的频率范围为多少;
2、噪声源是谁;
3、需要多大的噪声衰减;
4、环境条件是什么(温度,直流电压,结构强度);
5、电路和负载阻抗是多少;
6、是否有空间在PCB板上放置磁珠。
前三条通过观察厂家提供的阻抗频率曲线就可以判断。在阻抗曲线中三条曲线都非常重要,即电阻,感抗和总阻抗。总阻抗通过ZR22πfL()2+:=fL来描述。通过这一曲线,选择在希望衰减噪声的频率范围内具有最大阻抗而在低频和直流下信号衰减尽量小的磁珠型号。
片式磁珠在过大的直流电压下,阻抗特性会受到影响,另外,如果工作温升过高,或者外部磁场过大,磁珠的阻抗都会受到不利的影响。
使用片式磁珠和片式电感的原因:是使用片式磁珠还是片式电感主要还在于应用。在谐振电路中需要使用片式电感。而需要消除不需要的EMI噪声时,使用片式磁珠是最佳的选择。
电磁兼容设计基本原则是什么?
答:电子线路设计准则电子线路设计者往往只考虑产品的功能,而没有将功能和电磁兼容性综合考虑,因此产品在完成其功能的同时,也产生了大量的功能性骚扰及其它骚扰。而且,不能满足敏感度要求。
电子线路的电磁兼容性设计应从以下几方面考虑:
元件选择在大多数情况下,电路的基本元件满足电磁特性的程度将决定着功能单元和最后的设备满足电磁兼容性的程度。选择合适的电磁元件的主要准则包括带外特性和电路装配技术。因为是否能实现电磁兼容性往往是由远离基频的元件响应特性来决定的。而在许多情况下,电路装配又决定着带外响应(例如引线长度)和不同电路元件之间互相耦合的程度。
具体规则是:
① 在高频时,和引线型电容器相比,应优先选用引线电感小的穿心电容器或支座电容器来滤波。
② 在必须使用引线式电容时,应考虑引线电感对滤波效率的影响。
③ 铝电解电容器可能发生几微秒的暂时性介质击穿,因而在纹波很大或有瞬变电压的电路里,应该使用固体电容器。
④ 使用寄生电感和电容量小的电阻器。片状电阻器可用于超高频段。
⑤ 大电感寄生电容大,为了提高低频部分的插损,不要使用单节滤波器,而应该使用若干小电感组成的多节滤波器。
⑥ 使用磁芯电感要注意饱和特性,特别要注意高电平脉冲会降低磁芯电感的电感量和在滤波器电路中的插入损耗。
⑦ 尽量使用屏蔽的继电器并使屏蔽壳体接地。
⑧ 选用有效地屏蔽、隔离的输入变压器。
⑨ 用于敏感电路的电源变压器应该有静电屏蔽,屏蔽壳体和变压器壳体都应接地。
⑩ 设备内部的互连信号线必须使用屏蔽线,以防它们之间的骚扰耦合。
⑪ 为使每个屏蔽体都与各自的插针相连,应选用插针足够多的插头座。