PCB板電磁兼容設(shè)計(jì)

1、中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室工業(yè)和信息化部電子第五研究所工業(yè)和信息化部電子第五研究所Since 1955科學(xué)公正科學(xué)公正服務(wù)價值服務(wù)價值PCBPCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)板級電磁兼容設(shè)計(jì)中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室賽寶質(zhì)量安全檢測中心：朱文立賽寶質(zhì)量安全檢測中心：朱文立TELFAX-Mail: 2/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)內(nèi)容內(nèi)容關(guān)鍵元器關(guān)鍵元器件的選擇件的選擇產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程

2、產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程板級電磁兼容設(shè)計(jì)流程框圖板級電磁兼容設(shè)計(jì)流程框圖電路的選電路的選擇和設(shè)計(jì)擇和設(shè)計(jì)印制電路印制電路板的設(shè)計(jì)板的設(shè)計(jì)信號完整信號完整性設(shè)計(jì)性設(shè)計(jì)接地接地設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)濾波技術(shù)濾波技術(shù)應(yīng)用應(yīng)用時鐘電路時鐘電路的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)開關(guān)電源開關(guān)電源設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)前期電磁兼容設(shè)計(jì)前期電磁兼容設(shè)計(jì)中期電磁兼容設(shè)計(jì)中期電磁兼容設(shè)計(jì)單元電磁兼容設(shè)計(jì)單元電磁兼容設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時請?jiān)O(shè)計(jì)時請注意先后注意先后次序次序3/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)關(guān)鍵元器件的選擇關(guān)鍵元器件的選擇無源器件的選用無源器件的選用開關(guān)元件的選用開關(guān)元件的選用 磁

3、性元件的選用磁性元件的選用 連接器件的選用連接器件的選用 元器件選擇元器件選擇的一般規(guī)則的一般規(guī)則 模擬與邏輯有源模擬與邏輯有源器件的選用器件的選用 關(guān)鍵元器關(guān)鍵元器件的選擇件的選擇作為整機(jī)的基作為整機(jī)的基本單元構(gòu)件，本單元構(gòu)件，元器件的合理元器件的合理選擇是整機(jī)的選擇是整機(jī)的電磁兼容符合電磁兼容符合性的基石。性的基石。4/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)1 關(guān)鍵元器件的選擇關(guān)鍵元器件的選擇n在大多數(shù)情況下，電路的基本元件滿足在大多數(shù)情況下，電路的基本元件滿足EMC的程度將決定著功的程度將決定著功能單元

4、和最后的設(shè)備滿能單元和最后的設(shè)備滿EMC的程度。的程度。n實(shí)際的元件并不是實(shí)際的元件并不是“理想理想”的，本身可能就是一個干擾源或敏的，本身可能就是一個干擾源或敏感設(shè)備。感設(shè)備。n選擇合適的電子元件的主要準(zhǔn)則包括帶外特性和電路裝配技術(shù)：選擇合適的電子元件的主要準(zhǔn)則包括帶外特性和電路裝配技術(shù)：n因?yàn)槭欠衲軐?shí)現(xiàn)電磁兼容性往往是由遠(yuǎn)離基頻的元件響應(yīng)特性因?yàn)槭欠衲軐?shí)現(xiàn)電磁兼容性往往是由遠(yuǎn)離基頻的元件響應(yīng)特性來決定的。來決定的。n有時也可以利用元件具有的特性進(jìn)行抑制和防止干擾。有時也可以利用元件具有的特性進(jìn)行抑制和防止干擾。n而在許多情況下，電路裝配又決定著帶外響應(yīng)和不同電路元件而在許多情況下，電路裝配

5、又決定著帶外響應(yīng)和不同電路元件之間互相耦合的程度。之間互相耦合的程度。5/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)無源器件的選用無源器件的選用電阻器的選用電阻器的選用 電容器的選用電容器的選用 二極管的選用二極管的選用 無源器件無源器件的選用的選用有源器件產(chǎn)生有源器件產(chǎn)生的干擾一般通的干擾一般通過無源器件向過無源器件向外發(fā)射，也可外發(fā)射，也可通過無源器件通過無源器件來消除。來消除。6/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)1.

6、1 無源器件的選用無源器件的選用n所有的無源器件都包含寄生電阻，電容和電感。所有的無源器件都包含寄生電阻，電容和電感。n在電磁兼容問題容易發(fā)生的高頻段，這些寄生參數(shù)經(jīng)常占主導(dǎo)在電磁兼容問題容易發(fā)生的高頻段，這些寄生參數(shù)經(jīng)常占主導(dǎo)地位，并使器件功能徹底發(fā)生變化。地位，并使器件功能徹底發(fā)生變化。n例如，在高頻電路中，碳膜電阻或者變成電容（由于旁路電容例如，在高頻電路中，碳膜電阻或者變成電容（由于旁路電容C），或者變成電感（由于引線自感和螺線）；），或者變成電感（由于引線自感和螺線）；n線繞電阻在幾千赫茲以上因其繞線電感的存在是不適合使用的；線繞電阻在幾千赫茲以上因其繞線電感的存在是不適合使用的；n

7、電容由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和其外引線自感的影響會發(fā)生諧振，超過電容由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和其外引線自感的影響會發(fā)生諧振，超過第一個諧振頻率點(diǎn)后，就呈現(xiàn)顯著的感抗。第一個諧振頻率點(diǎn)后，就呈現(xiàn)顯著的感抗。7/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)n有兩類基本的電子元件：有引腳的和無引腳的元件。有兩類基本的電子元件：有引腳的和無引腳的元件。n有引腳線元件有寄生效果，尤其在高頻時。該引腳形成了一個有引腳線元件有寄生效果，尤其在高頻時。該引腳形成了一個小電感。引腳的末端也能產(chǎn)生一個小電容性的效應(yīng)。因此，引小電感。引腳的末端也能產(chǎn)生一個

8、小電容性的效應(yīng)。因此，引腳的長度應(yīng)盡可能的短。腳的長度應(yīng)盡可能的短。n無引腳且表面貼裝的元件的寄生效果要小一些。無引腳且表面貼裝的元件的寄生效果要小一些。n從電磁兼容性看，表面貼裝元件效果最好，其次是放射狀引腳從電磁兼容性看，表面貼裝元件效果最好，其次是放射狀引腳元件，最后是軸向平行引腳的元件。元件，最后是軸向平行引腳的元件。n表面貼片元件比其它元件寄生參數(shù)小得多，而且能在直到很高表面貼片元件比其它元件寄生參數(shù)小得多，而且能在直到很高的頻率提供令人滿意的參數(shù)。比如，貼片電阻（的頻率提供令人滿意的參數(shù)。比如，貼片電阻（1k以下）在以下）在1GHz時仍保持電阻性。時仍保持電阻性。8/227中國賽寶

9、實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)1.1.1 電阻器的選用：電阻器的選用：n 表面貼裝電阻總是優(yōu)于有引腳電阻。表面貼裝電阻總是優(yōu)于有引腳電阻。n 對于有引腳的電阻，應(yīng)首選碳膜電阻，其次是金屬膜電阻，最后是線繞對于有引腳的電阻，應(yīng)首選碳膜電阻，其次是金屬膜電阻，最后是線繞電阻。電阻。n 由于在相對低的工作頻率下（約由于在相對低的工作頻率下（約MHz數(shù)量級），金屬膜電阻是主要的輔數(shù)量級），金屬膜電阻是主要的輔助元件，因其適合于高準(zhǔn)確度電路。助元件，因其適合于高準(zhǔn)確度電路。n 線繞電阻有很強(qiáng)的電感特性，不適合使用在線繞電阻有

10、很強(qiáng)的電感特性，不適合使用在50kHz以上頻率的電路中，以上頻率的電路中，在對頻率敏感的應(yīng)用中也不能用它。在對頻率敏感的應(yīng)用中也不能用它。n 在放大器的設(shè)計(jì)中，增益控制電阻的位置應(yīng)該盡可能的靠近放大器電路在放大器的設(shè)計(jì)中，增益控制電阻的位置應(yīng)該盡可能的靠近放大器電路以減少電路板的電感。以減少電路板的電感。n 在上拉在上拉/下拉電阻的電路中，所有的偏置電阻必須盡可能靠近有源器件下拉電阻的電路中，所有的偏置電阻必須盡可能靠近有源器件及它的電源和地。及它的電源和地。n 在穩(wěn)壓（整流）或參考電路中，直流偏置電阻應(yīng)盡可能地靠近有源器件在穩(wěn)壓（整流）或參考電路中，直流偏置電阻應(yīng)盡可能地靠近有源器件以減輕去

11、耦效應(yīng)。以減輕去耦效應(yīng)。n 在在RC濾波網(wǎng)絡(luò)中，最好使用無感電阻器和貼片電阻器，以獲得較好的高濾波網(wǎng)絡(luò)中，最好使用無感電阻器和貼片電阻器，以獲得較好的高頻特性。頻特性。n 壓敏電阻器通常用在電源電路和與室外連接的控制和通訊接口電路，它壓敏電阻器通常用在電源電路和與室外連接的控制和通訊接口電路，它能取到很好的防雷擊浪涌效果。能取到很好的防雷擊浪涌效果。9/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)1.1.2 電容器的選用：電容器的選用：n 鋁質(zhì)電解電容通常是在絕緣薄層之間以螺旋狀纏繞金屬箔而制成，鋁質(zhì)電解電容通常是

12、在絕緣薄層之間以螺旋狀纏繞金屬箔而制成，使得該部分的內(nèi)部感抗增加。使得該部分的內(nèi)部感抗增加。n 鉭電容由一塊帶直板和引腳連接點(diǎn)的絕緣體制成，其內(nèi)部感抗低于鉭電容由一塊帶直板和引腳連接點(diǎn)的絕緣體制成，其內(nèi)部感抗低于鋁電解電容。鋁電解電容。n 陶瓷電容的結(jié)構(gòu)是在陶瓷絕緣體中包含多個平行的金屬片。其主要陶瓷電容的結(jié)構(gòu)是在陶瓷絕緣體中包含多個平行的金屬片。其主要寄生為片結(jié)構(gòu)的感抗。寄生為片結(jié)構(gòu)的感抗。n 鋁電解電容和鉭電解電容適用于低頻終端，主要是存儲器和低頻濾鋁電解電容和鉭電解電容適用于低頻終端，主要是存儲器和低頻濾波器領(lǐng)域。波器領(lǐng)域。n 在中頻范圍內(nèi)（從在中頻范圍內(nèi)（從kHz到到MHz），陶質(zhì)電容

13、比較適合，常用于去耦電），陶質(zhì)電容比較適合，常用于去耦電路和高頻濾波。路和高頻濾波。n 特殊的低損耗（通常價格比較昂貴）陶瓷電容和云母電容適合于甚特殊的低損耗（通常價格比較昂貴）陶瓷電容和云母電容適合于甚高頻應(yīng)用和微波電路。高頻應(yīng)用和微波電路。n 電容具有低的電容具有低的ESR（即等效串聯(lián)電阻）值是很重要的，因?yàn)樗鼤π牛吹刃Т?lián)電阻）值是很重要的，因?yàn)樗鼤π盘栐斐纱蟮乃p。號造成大的衰減。10/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)旁路電容：旁路電容：n 旁路電容的主要功能是產(chǎn)生一個交流分路，從而吸收那

14、些不需要的高頻旁路電容的主要功能是產(chǎn)生一個交流分路，從而吸收那些不需要的高頻能量。能量。n 旁路電容一般作為高頻分路器件來減小對電源模塊的瞬態(tài)電流需求。旁路電容一般作為高頻分路器件來減小對電源模塊的瞬態(tài)電流需求。n 通常鋁電解電容和鉭電容比較適合作旁路電容，其電容值取決于通常鋁電解電容和鉭電容比較適合作旁路電容，其電容值取決于PCB板板上的瞬態(tài)電流需求。上的瞬態(tài)電流需求。去耦電容：去耦電容：n 去耦電容的主要功能就是提供一個局部的直流電源給有源器件，以減少去耦電容的主要功能就是提供一個局部的直流電源給有源器件，以減少開關(guān)噪聲在板上的傳播和將噪聲引導(dǎo)到地。開關(guān)噪聲在板上的傳播和將噪聲引導(dǎo)到地。n

15、 實(shí)際上，旁路電容和去耦電容都應(yīng)該盡可能放在靠近電源輸入處以幫助實(shí)際上，旁路電容和去耦電容都應(yīng)該盡可能放在靠近電源輸入處以幫助高頻噪聲。高頻噪聲。n 為了得到更好的為了得到更好的EMC特性，去耦電容還應(yīng)盡可能地靠近每個集成塊特性，去耦電容還應(yīng)盡可能地靠近每個集成塊（IC）。）。n 陶瓷電容常被用來去耦，其值決定于最快的濾除信號的上升時間和下降陶瓷電容常被用來去耦，其值決定于最快的濾除信號的上升時間和下降時間。時間。n 為了去耦，應(yīng)該選擇為了去耦，應(yīng)該選擇ESR值低于值低于1歐姆的電容。歐姆的電容。11/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁

16、兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)用于信號線濾波的三端電容用于信號線濾波的三端電容12/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)三端電容的符號三端電容的符號貼片式貼片式三端電容三端電容三端電容的插入損耗三端電容的插入損耗13/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)三端電容的不足三端電容的不足14/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)穿心電容（

17、饋通濾波器）穿心電容（饋通濾波器）15/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)穿心電容結(jié)構(gòu)穿心電容結(jié)構(gòu)及安裝及安裝穿心電容穿心電容插入損耗插入損耗16/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)電容諧振：電容諧振：n 如圖如圖1所示，電容在低于諧振頻率時呈現(xiàn)容性，而后，電容將因?yàn)橐荆娙菰诘陀谥C振頻率時呈現(xiàn)容性，而后，電容將因?yàn)橐€長度和布線自感呈現(xiàn)感性。表線長度和布線自感呈現(xiàn)感性。表1則出了兩種陶瓷電容的諧振頻率。則出了兩

18、種陶瓷電容的諧振頻率。我們看到表面貼裝類型的諧振頻率是通孔插裝類型的兩倍。我們看到表面貼裝類型的諧振頻率是通孔插裝類型的兩倍。表表1 : 電容的諧振頻率電容的諧振頻率電容值電容值通孔插裝通孔插裝（0.25引線）引線）表面貼裝表面貼裝（0805）1.0F2.5MHz5MHz0.1F8MHz16MHz0.01F25MHz50MHz1000pF80MHz160MHz100pF250MHz500MHz10pF800MHz1600MHz圖圖1 電容諧振特性電容諧振特性Z5U（鋇鈦酸鹽）（鋇鈦酸鹽） NPO（銀鈦酸鹽）（銀鈦酸鹽）17/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五

19、研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù) n 另一個影響去耦效力的因素是電容的絕緣材料。另一個影響去耦效力的因素是電容的絕緣材料。n 去耦電容的制造中常使用鋇鈦酸鹽（去耦電容的制造中常使用鋇鈦酸鹽（Z5U）和銀鈦酸鹽（）和銀鈦酸鹽（NPO）這兩種材料。）這兩種材料。n Z5U具有較大的介電常數(shù)，更適合用作低頻去耦。具有較大的介電常數(shù)，更適合用作低頻去耦。n NPO具有較低的介電常數(shù)，用作具有較低的介電常數(shù)，用作50MHz以上頻率的去耦。以上頻率的去耦。n 將兩個諧振頻率不同的去耦電容并聯(lián)，可以在更寬的頻譜分布范圍內(nèi)降低將兩個諧振頻率不同的去耦電容并聯(lián)，可以在更寬的頻譜分布范圍內(nèi)降

20、低電源網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的開關(guān)噪聲。電源網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的開關(guān)噪聲。n 能提供更寬的布線以減小引線自感，因此也就能更有效的改善去耦能力。能提供更寬的布線以減小引線自感，因此也就能更有效的改善去耦能力。n 兩個電容的取值應(yīng)相差兩個數(shù)量級以提供更有效的去耦。兩個電容的取值應(yīng)相差兩個數(shù)量級以提供更有效的去耦。18/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)n數(shù)字電路的去耦，低的數(shù)字電路的去耦，低的ESR值比諧振頻率更為重要。值比諧振頻率更為重要。n在交流電源電路中使用的電容，一定要注意其性質(zhì)和耐壓在交流電源電路中使用的電容，一定要注意其

21、性質(zhì)和耐壓等級。等級。n在交流電源火線與火線、火線與零線間須使用在交流電源火線與火線、火線與零線間須使用X電容；電容；n火線與地線間、零線與地線間須使用火線與地線間、零線與地線間須使用Y電容；電容；n對開關(guān)電源初級地與次級地之間的隔離電容也需使用對開關(guān)電源初級地與次級地之間的隔離電容也需使用Y電電容。容。19/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)1.1.3 二極管的選用：二極管的選用：特性特性EMC應(yīng)用應(yīng)用注釋注釋整流二極管整流二極管大電流；慢響應(yīng)；低功耗大電流；慢響應(yīng)；低功耗無無電源電源肖特基二極管肖特基

22、二極管低正向壓降；高電流密度；低正向壓降；高電流密度；快速反向恢復(fù)時間快速反向恢復(fù)時間快速瞬態(tài)信號和快速瞬態(tài)信號和尖脈沖保護(hù)尖脈沖保護(hù)開關(guān)式電源開關(guān)式電源齊納二極管齊納二極管反向模式工作；快速反向反向模式工作；快速反向電壓過渡；用于嵌位正向電壓過渡；用于嵌位正向電壓電壓ESD保護(hù)；過電壓保護(hù)；過電壓保護(hù)；低電容高數(shù)保護(hù)；低電容高數(shù)據(jù)率信號保護(hù)據(jù)率信號保護(hù)發(fā)光二極管發(fā)光二極管（LED）正向工作模式；正向工作模式；不受不受EMC影響影響無無當(dāng)當(dāng)LED安裝在遠(yuǎn)離安裝在遠(yuǎn)離PCB外面板上作發(fā)光外面板上作發(fā)光指示時會發(fā)生輻射指示時會發(fā)生輻射瞬態(tài)電壓抑制二瞬態(tài)電壓抑制二極管（極管（TVS）類似齊納二極管工

23、作于雪崩類似齊納二極管工作于雪崩模式：寬嵌位電壓；嵌位正模式：寬嵌位電壓；嵌位正向和負(fù)向瞬態(tài)過渡電壓向和負(fù)向瞬態(tài)過渡電壓抑止抑止ESD激發(fā)瞬時激發(fā)瞬時高電壓高電壓/抑止瞬時抑止瞬時尖脈沖尖脈沖變阻二極管變阻二極管(VDR：電壓隨電阻變化：電壓隨電阻變化)(MOV：氧化金屬變阻器：氧化金屬變阻器)覆蓋金屬的陶瓷粒覆蓋金屬的陶瓷粒ESD保護(hù)；高壓保護(hù)；高壓和高瞬時保護(hù)和高瞬時保護(hù)可選齊納二極可選齊納二極管和管和TVS表表2 ：二極管特性：二極管特性 20/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)n 二極管是抑制尖峰

24、電壓噪聲源的最有效的器件之一。二極管是抑制尖峰電壓噪聲源的最有效的器件之一。n 圖圖2中的二極管用于抑制高壓開關(guān)的尖峰電壓。圖中的二極管用于抑制高壓開關(guān)的尖峰電壓。圖3是典型的變壓和整流電是典型的變壓和整流電路，路，D2是肖特基或齊納二極管，用于抑制濾波后的尖峰瞬態(tài)噪聲電壓。是肖特基或齊納二極管，用于抑制濾波后的尖峰瞬態(tài)噪聲電壓。n 無論有刷還是無刷電機(jī)，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時，都需要噪聲抑制二極管抑制電刷無論有刷還是無刷電機(jī)，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時，都需要噪聲抑制二極管抑制電刷噪聲或換向噪聲。噪聲或換向噪聲。n 在電源輸入電路中，需要用在電源輸入電路中，需要用TVS或或MOV進(jìn)行噪聲抑制。進(jìn)行噪聲抑制。TVS也

25、可以解決信號也可以解決信號接口的靜電放電問題。接口的靜電放電問題。圖圖2：開關(guān)尖峰抑制：開關(guān)尖峰抑制圖圖3：變壓器尖峰抑制：變壓器尖峰抑制21/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)n無源元器件，無論是電阻、電容、電感均為組成濾波器的重要無源元器件，無論是電阻、電容、電感均為組成濾波器的重要部分。部分。n當(dāng)將無源器件在高頻下使用時，了解所有的寄生參數(shù)是十分有當(dāng)將無源器件在高頻下使用時，了解所有的寄生參數(shù)是十分有用的。用的。n合格器件的生產(chǎn)廠商向用戶提供了產(chǎn)品有關(guān)的寄生數(shù)據(jù)，有時合格器件的生產(chǎn)廠商向用戶提供了產(chǎn)

26、品有關(guān)的寄生數(shù)據(jù)，有時甚至還提供寬頻帶范圍的阻抗特性（這些常常揭示出器件自身甚至還提供寬頻帶范圍的阻抗特性（這些常常揭示出器件自身的諧振）。的諧振）。n有些無源器件需安全評定，尤其是連到危險電壓上的所有器件。有些無源器件需安全評定，尤其是連到危險電壓上的所有器件。n如果在高速信號的場合或要滿足如果在高速信號的場合或要滿足EMC的場合使用寄生參數(shù)未知的場合使用寄生參數(shù)未知的無源器件，可能要進(jìn)行多次設(shè)計(jì)，并有可能會推遲產(chǎn)品推上的無源器件，可能要進(jìn)行多次設(shè)計(jì)，并有可能會推遲產(chǎn)品推上市場的時間。市場的時間。22/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電

27、磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)模擬與邏輯有源器件的選用模擬與邏輯有源器件的選用模擬器件的選擇模擬器件的選擇 邏輯器件的選擇邏輯器件的選擇 IC插座及插座及IC封裝選擇封裝選擇 模擬與邏輯有源模擬與邏輯有源器件的選用器件的選用干擾的干擾的來源來源23/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)1.2 模擬與邏輯有源器件的選用模擬與邏輯有源器件的選用n 有源器件可分為調(diào)諧器件和基本頻帶器件。有源器件可分為調(diào)諧器件和基本頻帶器件。n 調(diào)諧器件起帶通元件作用，其頻率特性包括：中心頻率、帶寬、選擇性調(diào)諧器件起帶通元件作

28、用，其頻率特性包括：中心頻率、帶寬、選擇性和帶外亂真響應(yīng)。和帶外亂真響應(yīng)。n 基本頻帶器件起低通元件作用，其頻率特性包括：截止頻率、通帶特性、基本頻帶器件起低通元件作用，其頻率特性包括：截止頻率、通帶特性、帶外抑制特性和亂真響應(yīng)。帶外抑制特性和亂真響應(yīng)。n 此外還有輸入阻抗特性和輸入端的平衡此外還有輸入阻抗特性和輸入端的平衡/不平衡特性等。不平衡特性等。n 有源器件有兩種電磁發(fā)射源：有源器件有兩種電磁發(fā)射源：n 傳導(dǎo)干擾通過電源線、接地線和互連線進(jìn)行傳輸，隨頻率增加而增加；傳導(dǎo)干擾通過電源線、接地線和互連線進(jìn)行傳輸，隨頻率增加而增加；n 輻射干擾通過器件本身或通過互連線進(jìn)行輻射，隨頻率的平方而

29、增加。輻射干擾通過器件本身或通過互連線進(jìn)行輻射，隨頻率的平方而增加。n 瞬態(tài)地電流是傳導(dǎo)干擾和輻射干擾的一種騷擾源，減少瞬態(tài)地電流必須瞬態(tài)地電流是傳導(dǎo)干擾和輻射干擾的一種騷擾源，減少瞬態(tài)地電流必須減小接地阻抗和使用去耦電容。減小接地阻抗和使用去耦電容。n 邏輯器件的敏感度特性取決于直流噪聲容限和噪聲抗擾度。邏輯器件的邏輯器件的敏感度特性取決于直流噪聲容限和噪聲抗擾度。邏輯器件的翻轉(zhuǎn)時間越短，所占頻譜越寬。翻轉(zhuǎn)時間越短，所占頻譜越寬。n 為此，應(yīng)在保證實(shí)現(xiàn)功能的前提下，盡可能增加信號的上升為此，應(yīng)在保證實(shí)現(xiàn)功能的前提下，盡可能增加信號的上升/下降時間。下降時間。24/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶

30、實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)1.2.1 模擬器件的選擇：模擬器件的選擇：n模擬器件的敏感度特性取決于靈敏度和帶寬，而靈敏度以器件模擬器件的敏感度特性取決于靈敏度和帶寬，而靈敏度以器件的固有噪聲為基礎(chǔ)。的固有噪聲為基礎(chǔ)。n從電磁兼容的角度，希望發(fā)射、轉(zhuǎn)換速率、電壓波動、輸出驅(qū)從電磁兼容的角度，希望發(fā)射、轉(zhuǎn)換速率、電壓波動、輸出驅(qū)動能力要盡量??；動能力要盡量??；n對大多數(shù)有源模擬器件而，抗擾度是一個值得考慮的重要因素。對大多數(shù)有源模擬器件而，抗擾度是一個值得考慮的重要因素。n來自不同廠商的同一型號及指標(biāo)的運(yùn)算放大器，可有明顯不同來

31、自不同廠商的同一型號及指標(biāo)的運(yùn)算放大器，可有明顯不同的電磁兼容性能，因此確保后續(xù)產(chǎn)品性能參數(shù)的一致性是十分的電磁兼容性能，因此確保后續(xù)產(chǎn)品性能參數(shù)的一致性是十分重要的。重要的。n敏感模擬器件的廠商提供電磁兼容或電路設(shè)計(jì)上的信噪處理技敏感模擬器件的廠商提供電磁兼容或電路設(shè)計(jì)上的信噪處理技巧或巧或PCB布局，這表明他們關(guān)心用戶的需求，有助于用戶在購布局，這表明他們關(guān)心用戶的需求，有助于用戶在購買時權(quán)衡利弊。買時權(quán)衡利弊。25/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)1.2.2 邏輯器件的選擇：邏輯器件的選擇：n大部

32、分?jǐn)?shù)字大部分?jǐn)?shù)字IC生產(chǎn)商都至少能生產(chǎn)某一系列輻射較低的器件，生產(chǎn)商都至少能生產(chǎn)某一系列輻射較低的器件，同時也能生產(chǎn)幾種抗同時也能生產(chǎn)幾種抗ESD的的I/O芯片，有些廠商還可供應(yīng)電磁兼芯片，有些廠商還可供應(yīng)電磁兼容性能良好的容性能良好的VLSI。n大多數(shù)數(shù)字電路采用方波信號同步，這將產(chǎn)生高次諧波分量。大多數(shù)數(shù)字電路采用方波信號同步，這將產(chǎn)生高次諧波分量。n在滿足產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的前提下應(yīng)盡量選擇低速時鐘。在在滿足產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的前提下應(yīng)盡量選擇低速時鐘。在HC系列系列器件適用時絕不要使用器件適用時絕不要使用AC系列器件，系列器件，CMOS4000系列器件適用系列器件適用就不要用就不要用HC系列器件。

33、系列器件。n必要時，應(yīng)選擇集成度高并有電磁兼容特性的集成電路。必要時，應(yīng)選擇集成度高并有電磁兼容特性的集成電路。n由不同廠家生產(chǎn)的具有相同型號及指標(biāo)的器件也能有顯著不同由不同廠家生產(chǎn)的具有相同型號及指標(biāo)的器件也能有顯著不同的電磁兼容特性，這一點(diǎn)對于確保陸續(xù)生產(chǎn)的產(chǎn)品具有穩(wěn)定的的電磁兼容特性，這一點(diǎn)對于確保陸續(xù)生產(chǎn)的產(chǎn)品具有穩(wěn)定的電磁兼容符合性是很重要的。電磁兼容符合性是很重要的。26/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)n高技術(shù)集成電路的生產(chǎn)商可以提供詳盡的電磁兼容設(shè)計(jì)說明。高技術(shù)集成電路的生產(chǎn)商可以提供詳

34、盡的電磁兼容設(shè)計(jì)說明。設(shè)計(jì)人員要了解這些并嚴(yán)格按要求去做。設(shè)計(jì)人員要了解這些并嚴(yán)格按要求去做。n詳盡的電磁兼容設(shè)計(jì)建議表明：生產(chǎn)商關(guān)心的是用戶的真正詳盡的電磁兼容設(shè)計(jì)建議表明：生產(chǎn)商關(guān)心的是用戶的真正需求，這在選擇器件時是必須考慮的因素。需求，這在選擇器件時是必須考慮的因素。n在早期設(shè)計(jì)階段，如果在早期設(shè)計(jì)階段，如果IC的電磁兼容特性不清楚，可以通過的電磁兼容特性不清楚，可以通過一簡單功能電路（至少時鐘電路要工作）進(jìn)行各種電磁兼容一簡單功能電路（至少時鐘電路要工作）進(jìn)行各種電磁兼容測試，條件允許時要盡量在高速數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)完成操作。測試，條件允許時要盡量在高速數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)完成操作。n發(fā)射測試可方

35、便地在一標(biāo)準(zhǔn)測試臺上進(jìn)行，用來篩選那些明發(fā)射測試可方便地在一標(biāo)準(zhǔn)測試臺上進(jìn)行，用來篩選那些明顯地比其他一些器件噪聲小得多的器件。顯地比其他一些器件噪聲小得多的器件。n測試抗擾度可采用同樣的方式進(jìn)行，以尋找能承受更大干擾測試抗擾度可采用同樣的方式進(jìn)行，以尋找能承受更大干擾的器件。的器件。27/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)1.2.3 IC插座及插座及IC封裝選擇：封裝選擇：nIC座對電磁兼容很不利，建議直接在座對電磁兼容很不利，建議直接在PCB上焊接表貼芯片。上焊接表貼芯片。n具有較短引線和體積較小的具

36、有較短引線和體積較小的IC芯片則更好，芯片則更好，BGA及類似芯片封及類似芯片封裝的裝的IC在目前是最好的選擇。在目前是最好的選擇。n安裝在座上的（更糟的是插座本身帶有電池）安裝在座上的（更糟的是插座本身帶有電池）IC的發(fā)射及敏感的發(fā)射及敏感特性經(jīng)常會使一個本來良好的設(shè)計(jì)變壞。因此，最好采用直接特性經(jīng)常會使一個本來良好的設(shè)計(jì)變壞。因此，最好采用直接焊接到電路板上的表貼焊接到電路板上的表貼IC。n帶有帶有ZIF座和在處理器（能方便升級）上用彈簧安裝散熱片的母座和在處理器（能方便升級）上用彈簧安裝散熱片的母板，需要額外的濾波和屏蔽。板，需要額外的濾波和屏蔽。n即使如此，選擇內(nèi)部引線最短的表貼即使如

37、此，選擇內(nèi)部引線最短的表貼ZIF座也是有好處的。座也是有好處的。28/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)1.3 磁性元件的選用磁性元件的選用n 磁性元件是一種可以將磁場和電場聯(lián)系起來的元件，與磁場互相作用磁性元件是一種可以將磁場和電場聯(lián)系起來的元件，與磁場互相作用的能力使其潛在地比其他元件更為敏感。此元件一方面會產(chǎn)生令人討的能力使其潛在地比其他元件更為敏感。此元件一方面會產(chǎn)生令人討厭的電磁干擾，同時它又是抑止電磁干擾不可或缺的器件。厭的電磁干擾，同時它又是抑止電磁干擾不可或缺的器件。n 圖圖4所示是兩種基

38、本類型的電感：開環(huán)和閉環(huán)。所示是兩種基本類型的電感：開環(huán)和閉環(huán)。n 它們的不同在于內(nèi)部的磁場環(huán)。它們的不同在于內(nèi)部的磁場環(huán)。n 在開環(huán)設(shè)計(jì)中，磁場通過空氣閉合，這將引起輻射并帶來電磁干擾在開環(huán)設(shè)計(jì)中，磁場通過空氣閉合，這將引起輻射并帶來電磁干擾（EMI）問題。）問題。n 而閉環(huán)設(shè)計(jì)中，磁場通過磁芯完成磁路，其電磁特性更理想。而閉環(huán)設(shè)計(jì)中，磁場通過磁芯完成磁路，其電磁特性更理想。圖圖4 電感中的磁場電感中的磁場29/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)n 電感沒有寄生感抗，因此表面貼裝類型和引線類型沒有什么差

39、別。電感沒有寄生感抗，因此表面貼裝類型和引線類型沒有什么差別。n 如圖如圖5所示，在選擇開環(huán)電感時，繞軸式比棒式或螺線管式更好，因所示，在選擇開環(huán)電感時，繞軸式比棒式或螺線管式更好，因?yàn)檫@樣磁場將被控制在磁芯體的局部范圍。為這樣磁場將被控制在磁芯體的局部范圍。n 對閉環(huán)電感來說，磁場被完全控制在磁心。對閉環(huán)電感來說，磁場被完全控制在磁心。n 螺旋環(huán)狀的閉環(huán)電感的一個優(yōu)點(diǎn)是：它不僅將磁環(huán)控制在磁心，還螺旋環(huán)狀的閉環(huán)電感的一個優(yōu)點(diǎn)是：它不僅將磁環(huán)控制在磁心，還可以自行消除所有外來的附帶場輻射?？梢宰孕邢型鈦淼母綆鲚椛洹?圖圖5：開環(huán)電感：開環(huán)電感30/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工

40、信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)n電感的磁芯材料主要有兩種：鐵和鐵氧體。電感的磁芯材料主要有兩種：鐵和鐵氧體。n鐵磁芯電感用于低頻場合（幾十鐵磁芯電感用于低頻場合（幾十kHz），而鐵氧體磁芯電感用），而鐵氧體磁芯電感用于高頻場合（到于高頻場合（到MHz）。）。n因此鐵氧體磁芯電感更適合于電磁兼容應(yīng)用。因此鐵氧體磁芯電感更適合于電磁兼容應(yīng)用。n鐵氧體抑制元件廣泛應(yīng)用于印制電路板、電源線和數(shù)據(jù)線上濾鐵氧體抑制元件廣泛應(yīng)用于印制電路板、電源線和數(shù)據(jù)線上濾除高頻干擾，吸收瞬態(tài)脈沖。除高頻干擾，吸收瞬態(tài)脈沖。n在電磁兼容應(yīng)用中特別使用了兩種特殊的電感

41、類型：鐵氧體磁在電磁兼容應(yīng)用中特別使用了兩種特殊的電感類型：鐵氧體磁珠和鐵氧體磁夾（環(huán)）。珠和鐵氧體磁夾（環(huán)）。n鐵氧體磁珠是單環(huán)電感，通常單股導(dǎo)線穿過鐵氧體型材而形成鐵氧體磁珠是單環(huán)電感，通常單股導(dǎo)線穿過鐵氧體型材而形成單環(huán)。這種器件在高頻范圍的衰減約為單環(huán)。這種器件在高頻范圍的衰減約為10dB，而直流的衰減量，而直流的衰減量很小。很小。n類似鐵氧體磁珠，鐵氧體夾在高達(dá)類似鐵氧體磁珠，鐵氧體夾在高達(dá)MHz的頻率范圍內(nèi)的共模的頻率范圍內(nèi)的共模（CM）和差模（）和差模（DM）的衰減均可達(dá)到）的衰減均可達(dá)到10dB至至20dB。31/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電

42、子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)常見常見插腳磁珠插腳磁珠常見貼片磁珠和磁珠排常見貼片磁珠和磁珠排32/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)高頻磁珠參數(shù)曲線高頻磁珠參數(shù)曲線33/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)n 鐵氧體是一種立方晶格結(jié)構(gòu)的亞鐵磁性材料。鐵氧體是一種立方晶格結(jié)構(gòu)的亞鐵磁性材料。n 對于抑制電磁干擾用的鐵氧體，它的等效電路為由電感對于抑制電磁干擾用的鐵氧體，它的等效電路為由電感

43、L和電阻和電阻R組組成的串聯(lián)電路，其中成的串聯(lián)電路，其中L和和R都是頻率的函數(shù)，隨著頻率增加而增加。都是頻率的函數(shù)，隨著頻率增加而增加。n 鐵氧體電感串連在信號通道可構(gòu)成了一個低通濾波器：鐵氧體電感串連在信號通道可構(gòu)成了一個低通濾波器：n 低頻時低頻時R很小，很小，L起主要作用，電磁干擾被反射而受到抑制；起主要作用，電磁干擾被反射而受到抑制；n 高頻時高頻時R增大，電磁干擾能量被吸收并轉(zhuǎn)換成熱能。增大，電磁干擾能量被吸收并轉(zhuǎn)換成熱能。n 通常鐵氧體磁導(dǎo)率越高，抑制的頻率就越低。通常鐵氧體磁導(dǎo)率越高，抑制的頻率就越低。n 此外，鐵氧體的體積越大，抑制效果越好。此外，鐵氧體的體積越大，抑制效果越好

44、。n 在體積一定時，長而細(xì)的形狀比短而粗的抑制效果好，內(nèi)徑越小抑在體積一定時，長而細(xì)的形狀比短而粗的抑制效果好，內(nèi)徑越小抑制效果也越好。制效果也越好。n 抑制元件橫截面越大，越不易飽和，可承受的偏流越大。抑制元件橫截面越大，越不易飽和，可承受的偏流越大。n 鐵氧體抑制元件應(yīng)當(dāng)安裝在靠近干擾源的地方。鐵氧體抑制元件應(yīng)當(dāng)安裝在靠近干擾源的地方。n 對于輸入對于輸入/輸出電路，則應(yīng)盡量靠近屏蔽殼的進(jìn)、出口處。輸出電路，則應(yīng)盡量靠近屏蔽殼的進(jìn)、出口處。34/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)n 電感器也是一種磁性

45、元件，它是構(gòu)成濾波器的核心元件。電感器也是一種磁性元件，它是構(gòu)成濾波器的核心元件。n 磁性元件還包括各種類型的變壓器和磁耦合元件。磁性元件還包括各種類型的變壓器和磁耦合元件。n 無論是電源變壓器、開關(guān)變壓器還是隔離變壓器，它的高頻特性直無論是電源變壓器、開關(guān)變壓器還是隔離變壓器，它的高頻特性直接影響到產(chǎn)品的電磁兼容傳導(dǎo)騷擾特性和輻射騷擾特性，同時其磁接影響到產(chǎn)品的電磁兼容傳導(dǎo)騷擾特性和輻射騷擾特性，同時其磁泄漏的大小直接影響到產(chǎn)品的內(nèi)部干擾特性。泄漏的大小直接影響到產(chǎn)品的內(nèi)部干擾特性。n 變壓器線圈的繞制方式、磁芯材料的性質(zhì)、磁芯的形狀等直接會影變壓器線圈的繞制方式、磁芯材料的性質(zhì)、磁芯的形狀

46、等直接會影響到整機(jī)的電磁兼容性能。響到整機(jī)的電磁兼容性能。n 當(dāng)一個產(chǎn)品的電磁騷擾問題采用其它方式不能奏效時，不妨采用幾當(dāng)一個產(chǎn)品的電磁騷擾問題采用其它方式不能奏效時，不妨采用幾種不同形式的變壓器試試，或許會有意想不到的收獲。種不同形式的變壓器試試，或許會有意想不到的收獲。n 磁耦合元件能傳遞交變信號，其參數(shù)直接會影響到產(chǎn)品向外輻射的磁耦合元件能傳遞交變信號，其參數(shù)直接會影響到產(chǎn)品向外輻射的能量的大小，頻率特性等。能量的大小，頻率特性等。n 對任何一個產(chǎn)品，傳輸通道的高頻信號的選擇是通過磁耦合元件的對任何一個產(chǎn)品，傳輸通道的高頻信號的選擇是通過磁耦合元件的調(diào)諧來實(shí)行的。調(diào)諧來實(shí)行的。35/22

47、7中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)1.4 開關(guān)元件的選用開關(guān)元件的選用n此處的開關(guān)元件指廣義的開關(guān)元件，包括繼電器（電磁繼電此處的開關(guān)元件指廣義的開關(guān)元件，包括繼電器（電磁繼電器、固態(tài)繼電器）；傳統(tǒng)意義上的接觸開關(guān)；工作在功率電器、固態(tài)繼電器）；傳統(tǒng)意義上的接觸開關(guān)；工作在功率電路中的開關(guān)元件如可控硅、晶閘管；工作在開關(guān)電源中的開路中的開關(guān)元件如可控硅、晶閘管；工作在開關(guān)電源中的開關(guān)管、開關(guān)變壓器、整流管等。關(guān)管、開關(guān)變壓器、整流管等。n這類電路有一個顯著特點(diǎn)就是其工作在高壓大電流電路的通這類電路有一個顯著特

48、點(diǎn)就是其工作在高壓大電流電路的通斷狀態(tài)，這些電路的連接中若存在儲能元件，會在電路接通斷狀態(tài)，這些電路的連接中若存在儲能元件，會在電路接通和斷開瞬間產(chǎn)生遠(yuǎn)比正常工作狀態(tài)大得多的高壓或大電流，和斷開瞬間產(chǎn)生遠(yuǎn)比正常工作狀態(tài)大得多的高壓或大電流，對外形成電磁騷擾，同時也會對這些元器件形成沖擊，而影對外形成電磁騷擾，同時也會對這些元器件形成沖擊，而影響其壽命。響其壽命。n選擇能抑止通斷瞬間產(chǎn)生的非正常高壓或大電流的開關(guān)元件選擇能抑止通斷瞬間產(chǎn)生的非正常高壓或大電流的開關(guān)元件和給這些開關(guān)元件增加必要的脈沖吸收電路和保護(hù)電路是非和給這些開關(guān)元件增加必要的脈沖吸收電路和保護(hù)電路是非常必要的。常必要的。36/

49、227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)n 對電磁繼電器和傳統(tǒng)意義上的接觸開關(guān)來說，其開關(guān)為接觸式機(jī)械對電磁繼電器和傳統(tǒng)意義上的接觸開關(guān)來說，其開關(guān)為接觸式機(jī)械開關(guān)，其開關(guān)瞬間的觸點(diǎn)抖動和產(chǎn)生的拉弧會對同一供電網(wǎng)絡(luò)上的開關(guān)，其開關(guān)瞬間的觸點(diǎn)抖動和產(chǎn)生的拉弧會對同一供電網(wǎng)絡(luò)上的其它設(shè)備產(chǎn)生傳導(dǎo)騷擾，對附近工作的設(shè)備會產(chǎn)生輻射騷擾。其它設(shè)備產(chǎn)生傳導(dǎo)騷擾，對附近工作的設(shè)備會產(chǎn)生輻射騷擾。n 應(yīng)選用防觸點(diǎn)抖動和具備滅弧功能的繼電器和開關(guān)。應(yīng)選用防觸點(diǎn)抖動和具備滅弧功能的繼電器和開關(guān)。n 對大功率負(fù)載應(yīng)采用軟啟動的方式，

50、以降低其對開關(guān)觸點(diǎn)的沖擊和對大功率負(fù)載應(yīng)采用軟啟動的方式，以降低其對開關(guān)觸點(diǎn)的沖擊和由此形成的電磁騷擾的大小。由此形成的電磁騷擾的大小。n 對電磁繼電器來說，其驅(qū)動回路是典對電磁繼電器來說，其驅(qū)動回路是典 型的開關(guān)狀態(tài)下的感性回路，為保護(hù)型的開關(guān)狀態(tài)下的感性回路，為保護(hù) 驅(qū)動元件，須在驅(qū)動線圈上增加脈沖驅(qū)動元件，須在驅(qū)動線圈上增加脈沖 吸收回路。見圖吸收回路。見圖6所示。所示。圖圖6：繼電器的保護(hù)：繼電器的保護(hù)37/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)n對工作在功率電路中的可控硅、晶閘管和固態(tài)繼電器，它們均

51、對工作在功率電路中的可控硅、晶閘管和固態(tài)繼電器，它們均為半導(dǎo)體開關(guān)器件。為半導(dǎo)體開關(guān)器件。n若開關(guān)回路中有容性或感性負(fù)載存在，在電路通斷瞬間會在半若開關(guān)回路中有容性或感性負(fù)載存在，在電路通斷瞬間會在半導(dǎo)體器件兩端產(chǎn)生非正常高壓或大電流，不但會對電網(wǎng)形成沖導(dǎo)體器件兩端產(chǎn)生非正常高壓或大電流，不但會對電網(wǎng)形成沖擊，同樣對這些功率半導(dǎo)體器件可能會是致命的，因此，脈沖擊，同樣對這些功率半導(dǎo)體器件可能會是致命的，因此，脈沖吸收和保護(hù)回路是必不可少的。吸收和保護(hù)回路是必不可少的。n在交流電路中，對這些功率半導(dǎo)體器件采取過零觸發(fā)的方式是在交流電路中，對這些功率半導(dǎo)體器件采取過零觸發(fā)的方式是最佳選擇。最佳選擇

52、。n對大功率負(fù)載采用軟啟動的方式，在此處更加必要。對大功率負(fù)載采用軟啟動的方式，在此處更加必要。n對工作在開關(guān)電源中的開關(guān)管、開關(guān)變壓器、整流管來說，由對工作在開關(guān)電源中的開關(guān)管、開關(guān)變壓器、整流管來說，由于其工作在頻率較高的脈沖工作狀態(tài)，其情況比前兩種工作狀于其工作在頻率較高的脈沖工作狀態(tài)，其情況比前兩種工作狀態(tài)復(fù)雜得多，下面分別進(jìn)行分析。態(tài)復(fù)雜得多，下面分別進(jìn)行分析。38/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)n 對同一開關(guān)電源，不同特性的開關(guān)管進(jìn)行輻射騷擾測試，整體騷擾最大對同一開關(guān)電源，不同特性的開關(guān)

53、管進(jìn)行輻射騷擾測試，整體騷擾最大的與最小的可能相差的與最小的可能相差1520dB。對傳導(dǎo)騷擾的頻率高端，我們也發(fā)現(xiàn)同。對傳導(dǎo)騷擾的頻率高端，我們也發(fā)現(xiàn)同樣的現(xiàn)象。這與開關(guān)管在設(shè)計(jì)中有否考慮電磁兼容有關(guān)。樣的現(xiàn)象。這與開關(guān)管在設(shè)計(jì)中有否考慮電磁兼容有關(guān)。n 好的開關(guān)管在設(shè)計(jì)中考慮到了高頻率抑制及開關(guān)瞬間的震蕩并兼顧了轉(zhuǎn)好的開關(guān)管在設(shè)計(jì)中考慮到了高頻率抑制及開關(guān)瞬間的震蕩并兼顧了轉(zhuǎn)換效率，這種開關(guān)管成本可能會高些。換效率，這種開關(guān)管成本可能會高些。n 開關(guān)電源中，開關(guān)變壓器對電磁兼容的影響表現(xiàn)在兩個方面：一個是初開關(guān)電源中，開關(guān)變壓器對電磁兼容的影響表現(xiàn)在兩個方面：一個是初級線圈與次級線圈間的分布

54、電容級線圈與次級線圈間的分布電容Cd，一個是開關(guān)變壓器的漏磁。，一個是開關(guān)變壓器的漏磁。n 通過在初級線圈與次級線圈間加靜電屏蔽層并引出接地，這樣可以大大通過在初級線圈與次級線圈間加靜電屏蔽層并引出接地，這樣可以大大減小分布電容減小分布電容Cd，從而減少了初、次級的電場騷擾耦合。，從而減少了初、次級的電場騷擾耦合。n 為了減小開關(guān)變壓器的漏磁，可以選擇封閉磁芯，另外，還可以通過在為了減小開關(guān)變壓器的漏磁，可以選擇封閉磁芯，另外，還可以通過在開關(guān)變壓器外包高磁導(dǎo)率的屏蔽材料抑制漏磁。開關(guān)變壓器外包高磁導(dǎo)率的屏蔽材料抑制漏磁。對二次整流回路：對二次整流回路：n 低壓大電流的整流回路，快速恢復(fù)的肖特

55、基二極管是一種較好的選擇。低壓大電流的整流回路，快速恢復(fù)的肖特基二極管是一種較好的選擇。n 對高壓輸出電路可選用其他快速恢復(fù)二極管或帶軟恢復(fù)特性的二極管。對高壓輸出電路可選用其他快速恢復(fù)二極管或帶軟恢復(fù)特性的二極管。39/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)1.5 連接器件的選用連接器件的選用n連接器是無源元件，其功能是提供兩電路之間的電氣連續(xù)性，連接器是無源元件，其功能是提供兩電路之間的電氣連續(xù)性，并保證在它們的周圍有足夠的隔離。并保證在它們的周圍有足夠的隔離。n連接器的選擇、安裝位置和方式直接關(guān)系到產(chǎn)品

56、是否可以通過連接器的選擇、安裝位置和方式直接關(guān)系到產(chǎn)品是否可以通過電磁兼容測試。電磁兼容測試。n連接器可以分類為：低頻功率、低頻信號、高頻功率或高頻信連接器可以分類為：低頻功率、低頻信號、高頻功率或高頻信號傳輸連接器。號傳輸連接器。n對電磁騷擾而言，連接器有關(guān)特性有：交擾、特性阻抗、接觸對電磁騷擾而言，連接器有關(guān)特性有：交擾、特性阻抗、接觸阻抗、插入損耗、屏蔽、帶濾波器插腳和壓敏電阻器插腳等。阻抗、插入損耗、屏蔽、帶濾波器插腳和壓敏電阻器插腳等。n對開關(guān)電源而言，當(dāng)其傳導(dǎo)或輻射騷擾不能滿足要求時，在交對開關(guān)電源而言，當(dāng)其傳導(dǎo)或輻射騷擾不能滿足要求時，在交流或直流電源輸入端選擇帶有濾波器的連接插

57、座有時會起到事流或直流電源輸入端選擇帶有濾波器的連接插座有時會起到事半功倍的效果。此時應(yīng)注意帶有濾波器的連接插座的金屬外殼半功倍的效果。此時應(yīng)注意帶有濾波器的連接插座的金屬外殼須與機(jī)殼和設(shè)備地保持緊密和良好的連接。須與機(jī)殼和設(shè)備地保持緊密和良好的連接。40/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)n 對包含有多組信號的連接器，選擇交擾小的連接器就變得重要了。對包含有多組信號的連接器，選擇交擾小的連接器就變得重要了。同時信號線之間應(yīng)用地線隔離。同時信號線之間應(yīng)用地線隔離。n 帶有脈沖和大功率的信號線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離低壓

58、小信號的敏感線，必要帶有脈沖和大功率的信號線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離低壓小信號的敏感線，必要時可分別使用不同的連接器并屏蔽隔離。時可分別使用不同的連接器并屏蔽隔離。n 對低頻大功率信號，選擇接觸電阻較小的連接器是非常必要的。對低頻大功率信號，選擇接觸電阻較小的連接器是非常必要的。n 對低頻連接器，有時為防止內(nèi)部騷擾外泄和外部騷擾進(jìn)入，須選擇對低頻連接器，有時為防止內(nèi)部騷擾外泄和外部騷擾進(jìn)入，須選擇帶有濾波器的連接插座。帶有濾波器的連接插座。n 對高頻信號和高頻功率連接器，為了防止信號發(fā)生反射和形成駐波，對高頻信號和高頻功率連接器，為了防止信號發(fā)生反射和形成駐波，連接器的特性阻抗應(yīng)盡量與連接電纜的特性阻抗保持

59、一致，同時應(yīng)連接器的特性阻抗應(yīng)盡量與連接電纜的特性阻抗保持一致，同時應(yīng)有較好的屏蔽，以防止高頻信號發(fā)生泄漏。有較好的屏蔽，以防止高頻信號發(fā)生泄漏。n 對高頻功率連接器還需較小的接觸阻抗和插入損耗，以減小其功率對高頻功率連接器還需較小的接觸阻抗和插入損耗，以減小其功率的衰減。的衰減。n 對于與室外電纜連接的信號連接器和電源連接器，有時為了防止浪對于與室外電纜連接的信號連接器和電源連接器，有時為了防止浪涌沖擊進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，可選用插腳帶有壓敏電阻器的連接器。涌沖擊進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，可選用插腳帶有壓敏電阻器的連接器。41/227中國賽寶實(shí)驗(yàn)室中國賽寶實(shí)驗(yàn)室 工信部電子第五研究所工信部電子第五研究所 PCB

60、板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)板級電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)1.6 元器件選擇一般規(guī)則元器件選擇一般規(guī)則(1) 在高頻時，和引線型電容器相比，應(yīng)優(yōu)先進(jìn)用引線電感小的穿心在高頻時，和引線型電容器相比，應(yīng)優(yōu)先進(jìn)用引線電感小的穿心電容器或支座電容器來濾波。電容器或支座電容器來濾波。(2) 在必須使用引線式電容時，應(yīng)考慮引線電感對濾波效率的影響。在必須使用引線式電容時，應(yīng)考慮引線電感對濾波效率的影響。(3) 鋁電解電容器可能發(fā)生幾微秒的暫時性介質(zhì)擊穿，因而在紋波很鋁電解電容器可能發(fā)生幾微秒的暫時性介質(zhì)擊穿，因而在紋波很大或有瞬變電壓的電路里，應(yīng)該使用固體電容器。大或有瞬變電壓的電路里，應(yīng)該使用固體電容器。(4) 使用寄生