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电磁兼容的一些基础知识

Posted on   尾巴_US  阅读(784)  评论(0编辑  收藏  举报

以下内容来源于《PCB电磁兼容设计案例分析与仿真分析》

1、电子产品在进行EMC标准测试时遇到问题,如果不能满足CISPR相关标准,ESD ,CS(传导骚扰抗扰度)等测试不能通过。产品在实际应用的干扰问题,如传感器干扰,静电导致产品失效,雷击损坏设备等。系统内部或单板内部模拟信号受到干扰,信号上有毛刺干扰等问题。

 2、电磁兼容是一门新兴的综合性学科,电磁兼容学科主要研究的是如何使在同一电磁环境下工作的各种电气设备和元器件都能正常工作,互不干扰,达到兼容的状态。电磁兼容的定义:电磁兼容是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。在同一电磁环境中,设备能够不因为其他设备的干扰影响其正常工作,同时也不对其他设备产生影响工作的干扰。

 3、EMC包括两个方面的要求:一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值,另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度,即电磁敏感性。EMC=EMI+EMS

 4、由电磁骚扰源发出的电磁能量,经过某种耦合通道传输到敏感设备,导致敏感设备出现某种形式的响应并产生效果。这一作用的过程及其效果,称为电磁干扰效应。

 5、EMC的三要素:干扰源 传播途径 敏感设备

 6、电磁骚扰传播和耦合通常分为两大类,即传导骚扰传播和辐射骚扰传播。通过导体传播的电磁骚扰,即通过导电介质把一个电网络上的信号耦合到另一个电网络,叫传导骚扰。通过空间传播的电磁骚扰,指干扰源通过空间把其他信号耦合到另一个电网络,叫辐射骚扰。辐射发射主要研究在远场条件下骚扰以电磁波的形式发射的规律以及在近场条件下的电磁耦合。传导发射时骚扰延导线传输的影响。通常传导发射通过公共地线、公共电源和互联线而实现。针对传导耦合干扰,主要以滤波措施为主,其他措施为辅,滤波可以在干扰的源头,耦合路径以及敏感点处实施。针对辐射干扰,主要措施以屏蔽或减小环路为主,其他滤波或接地为辅。

7、屏蔽:主要用于切断通过空间的电磁耦合,感应耦合形成的电磁噪声传播途径,这三种耦合又对应于静电屏蔽,磁场屏蔽与电磁屏蔽,衡量屏蔽的质量采用屏蔽效能这一指标。

屏蔽的定义:用导电或导磁的材料制成的金属屏蔽壳体,将电磁骚扰源限制在一定范围内,形成电磁隔离,即其内的电磁场不能超出这一区域,而外来的辐射电磁场不能进入这一区域,或者进入该区域的电磁能量将受到很大衰减。

滤波:在频域上处理电磁噪声的一种技术,其特点是将不需要的一部分频谱滤掉。从电路角度讲就是分流与分压。

接地:提供有用信号或无用信号,电磁噪声的公共通路,接地的好坏则直接影响到设备内部和外部电磁兼容性。

产品“地”的设计对产品电磁兼容性能以及可靠性影响很大,一直也是产品电磁兼容设计的难点。

地的阻抗越小,电路的对外辐射或传导就越小,所以,PCB设计中,减小地线阻抗是一个关键因素。

回路面积越大,辐射强度越大,所以在PCB布板时另外一个重要原则就是要尽可能减小电源与地回路和信号与地回路的面积。

电磁兼容相关干扰主要表现为高频,大电流,高压特征,PCB设计需要重点针对方面进行考虑。

高频:辐射发射,传导发射, RS  CS  EFT BCI等

大电流:SURGE

高压:SURGE静电

重点是高频,因为PCB设计时决定布线分布参数,分布参数影响高频信号走向与路径。

 PCB上干扰源头:时钟信号是干扰的源头,通常其高次谐波导致辐射超标。

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