EMC工程師必備技能及基礎(chǔ)知識總結(jié)

1、EMC工程師必備技能及基礎(chǔ)知識總結(jié)傳導(dǎo)與輻射電磁干擾(ElectromagneticInterference)，簡稱EMI，有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。傳導(dǎo)干擾主要是電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾信號通過導(dǎo)電介質(zhì)或公共電源線互相產(chǎn)生干擾；輻射干擾是指電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾信號通過空間耦合把干擾信號傳給另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)或電子設(shè)備。為了防止一些電子產(chǎn)品產(chǎn)生的電磁干擾影響或破壞其它電子設(shè)備的正常工作，各國政府或一些國際組織都相繼提出或制定了一些對電子產(chǎn)品產(chǎn)生電磁干擾有關(guān)規(guī)章或標(biāo)準(zhǔn)，符合這些規(guī)章或標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品就可稱為具有電磁兼容性EMC(ElectromagneticCompatibility)。電磁兼容性EMC標(biāo)準(zhǔn)不是恒定

2、不變的，而是天天都在改變，這也是各國政府或經(jīng)濟(jì)組織，保護(hù)自己利益經(jīng)常采取的手段。EMC標(biāo)準(zhǔn)及測試國際標(biāo)準(zhǔn)1、國際電工委員為IEC2、國際標(biāo)準(zhǔn)華組織ISO3、電氣電子工程師學(xué)會IEEE4、歐盟電信標(biāo)準(zhǔn)委員會ETSI5、國際無線電通信咨詢委員CCIR6、國際通訊聯(lián)盟ITU6、國際電工委員會IEC有以下分會進(jìn)行EMC標(biāo)準(zhǔn)研究-CISPR：國際無線電干擾特別委員會-TC77：電氣設(shè)備（包括電網(wǎng)）內(nèi)電磁兼容技術(shù)委員會-TC65：工業(yè)過程測量和控制國際標(biāo)準(zhǔn)化組織1、FCC聯(lián)邦通2、VDE德國電氣工程師協(xié)會3、VCCI日本民間干擾4、BS英國標(biāo)準(zhǔn)5、ABSI美國國家標(biāo)準(zhǔn)6、GOSTR俄羅斯政府標(biāo)準(zhǔn)7、GB、

3、GB/T中國國家標(biāo)準(zhǔn)EMI測試1、輻射騷擾電磁場（RE）2、騷擾功率（DP）3、傳導(dǎo)騷擾（CE）4、諧波電路（Harmonic）5、電壓波動及閃爍（Flicker）6、瞬態(tài)騷擾電源（TDV）EMS測試1、輻射敏感度試驗(yàn)（RS）2、工頻次次輻射敏感度試驗(yàn)（PMS）3、靜電放電抗擾度（ESD）4、射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度測試（CS）5、電壓暫降，短時(shí)中斷和電壓變化抗擾度測試（DIP）6、浪涌（沖擊）抗擾度測試（SURGE）7、電快速瞬變脈沖群抗擾度測試（EFT/B）8、電力線感應(yīng)/接觸（Powerinduction/contact）EMC測試結(jié)果的評價(jià)A級：實(shí)驗(yàn)中技術(shù)性能指標(biāo)正常B級：試驗(yàn)中性能

4、暫時(shí)降低，功能不喪失，實(shí)驗(yàn)后能自行恢復(fù)C級：功能允許喪失，但能自恢復(fù)，或操作者干預(yù)后能恢復(fù)R級：除保護(hù)元件外，不允許出現(xiàn)因設(shè)備（元件）或軟件損壞數(shù)據(jù)丟失而造成不能恢復(fù)的功能喪失或性能降低。5、電壓暫降，短時(shí)中斷和電壓變化抗擾度測試（DIP）6、浪涌（沖擊）抗擾度測試（SURGE）7、電快速瞬變脈沖群抗擾度測試（EFT/B）8、電力線感應(yīng)/接觸（Powerinduction/contact）EMC基礎(chǔ)理論電磁干擾的時(shí)域與頻域描述:時(shí)域特性電磁干擾的時(shí)域與頻域描述:頻域特性電磁干擾的時(shí)域與頻域描述:周期梯形波的電磁干擾的時(shí)域與頻域描述:寬帶噪聲電磁干擾的時(shí)域與頻域描述:時(shí)鐘與數(shù)據(jù)噪聲分貝（dB）的

5、概念分貝是電磁兼容中常用的基本單位。傳導(dǎo)干擾耦合形式1、共阻抗耦合-由兩個(gè)回路經(jīng)公共阻抗耦合而產(chǎn)生，干擾量是電流i，或變化的電流di/dt。2、容性耦合-在干擾源與干擾對稱之間存在著耦合的分布電容而產(chǎn)生，干擾量是變化的電場，即變化的電壓du/dt。3、感性耦合-在干擾源與干擾對稱之間存在著互感而產(chǎn)生，干擾量是變化的磁場，即變化的電流di/dt。電場與磁場電場：導(dǎo)體之間的電壓產(chǎn)生電場-電場強(qiáng)度單位：V/m磁場：導(dǎo)體上的電流產(chǎn)生磁場-磁場強(qiáng)度單位：A/m波阻抗：Zo=E/H差模輻射與共模輻射1、差模輻射：電流在信號環(huán)路中流動產(chǎn)生2、共模輻射：由于導(dǎo)體的電位高于參考電位產(chǎn)生3、PCB主要產(chǎn)生差模輻射

6、4、線纜主要產(chǎn)生共模輻射5、差模輻射電場的計(jì)算7、屏蔽的基本理論和設(shè)計(jì)要點(diǎn)7.1屏蔽效能計(jì)算公式：SE(dB)=R(dB)+A(dB)+B(dB)R(dB)-reflectionlossA(dB)-absorptionB(dB)-re-reflectionloss7.2屏蔽設(shè)計(jì)的基本原則：a、屏蔽體結(jié)構(gòu)簡潔，盡可能減少不必要的孔洞，盡可能不要增加額外的縫隙；b、避免開細(xì)長孔，通風(fēng)孔盡量采用圓孔并陣列排放。屏蔽和散熱有矛盾時(shí)盡可能開小孔，多開孔，避免開大孔；c、足夠重視電纜的處理措施，電纜的處理往往比屏蔽本身還重要；d、屏蔽體的電連續(xù)性是影響結(jié)構(gòu)件屏蔽效能最主要的因素，相對而言，一般材料本身屏蔽

7、性能以及材料厚度的影響是微不足道的（低頻磁場例外）；e、注意控制成本；EMC設(shè)計(jì)EMC屏蔽設(shè)計(jì)1、通風(fēng)孔及開口設(shè)計(jì)2、結(jié)構(gòu)搭接縫屏蔽設(shè)計(jì)3、電纜從屏蔽體內(nèi)穿出如果導(dǎo)體從屏蔽體中穿出去，將對屏蔽體的屏蔽效能產(chǎn)生顯著的劣化作用。這種穿透比較典型的是電纜從屏蔽體中穿出。4、穿出屏蔽體電纜的設(shè)計(jì)原則：a、采用屏蔽電纜時(shí)，屏蔽電纜在出屏蔽體時(shí)，采用夾線結(jié)構(gòu)，保證電纜屏蔽層與屏蔽體之間可靠接地，提供足夠低的接觸阻抗。b、采用屏蔽電纜時(shí)，用屏蔽連接器轉(zhuǎn)接將信號接出屏蔽體，通過連接器保證電纜屏蔽層的可靠接地。c、采用非屏蔽電纜時(shí)，采用濾波連接器轉(zhuǎn)接，由于濾波器通高頻的特性，保證電纜與屏蔽體之間有足夠低的高頻阻

8、抗。d、采用非屏蔽電纜時(shí)，電纜在屏蔽體的內(nèi)側(cè)（或者外側(cè)）要足夠短，使干擾信號不能有效地耦合出去，從而減小了電纜穿透的影響。e、電源線通過電源濾波器出屏蔽體，由于濾波器通高頻的特性，保證電源線與屏蔽體之間有足夠低的高頻阻抗。f、采用光纖出線。由于光纖本身沒有金屬體，也就不存在電纜穿透的問題。5、不良接地6、屏蔽材料及應(yīng)用（導(dǎo)電布、簧片、導(dǎo)電橡膠）7、截止波導(dǎo)通風(fēng)板8、良好接地EMC接到設(shè)計(jì)1、接地的概念及目的a、一是為了安全，稱為保護(hù)接地。電子設(shè)備的金屬外殼必須接大地，這樣可以避免因事故導(dǎo)致金屬外殼上出現(xiàn)過高對地電壓而危及操作人員和設(shè)備的安全。b、二是為電流返回其源提供低阻抗通道，即工作接地。c

9、、防雷接地，為雷擊提供電流泄放。2、接地提供信號回流3、單點(diǎn)接地適用于工作頻率1MHz以下系統(tǒng)4、多點(diǎn)接地及混合接地EMC濾波設(shè)計(jì)1、濾波a、濾波電路是由電感、電容、電阻、鐵氧體磁珠和共模線圈構(gòu)成的頻率選擇性網(wǎng)絡(luò)，阻止某段頻率范圍內(nèi)的信號沿線傳遞。b、濾波電路種類：反射、吸收。2、濾波器件a、電容（通用電容、三端電容）b、電感（通用電感、共模電感、磁珠）c、電阻3、基本的濾波形式4、差模濾波與共模濾波設(shè)計(jì)：5、電容和三端電容特性6、共模扼流圈7、鐵氧體磁珠EMCPCB設(shè)計(jì)1、PCB設(shè)計(jì)a、布局：同類電路布在一塊、控制最小路徑原則、高速電路間不要靠近小面板、電源模塊靠近進(jìn)單盤的位置b、分層：高速

10、布線層必須靠近一層地、電源與地相鄰、元件面下布一層地、近可能將兩個(gè)表層布地層、內(nèi)層比表層縮進(jìn)20Hc、布線：3W原則、差分對線等長，靠近走、高速或敏感線不能跨分割區(qū)d、接地：同類電路單獨(dú)分布地，在單板上單點(diǎn)相連e、濾波：電源模塊、功能電路設(shè)計(jì)板級慮波電路f、接口電路設(shè)計(jì)：接口電路設(shè)計(jì)濾波電路、實(shí)現(xiàn)內(nèi)外有效隔離2、布局的基本原則：a、參照原理功能框圖，基于信號流向，按照功能模塊劃分b、數(shù)字電路與模擬電路、高速電路與低速電路、干擾源與敏感電路分開布局c、單板焊接面避免放置敏感器件或強(qiáng)輻射器件d、敏感信號、強(qiáng)輻射信號回路面積最小e、晶體、晶振、繼電器、開關(guān)電源等強(qiáng)輻射器件或敏感器件遠(yuǎn)離單板拉手條、對

11、外接口連接器、敏感器件放置，推薦距離1000milf、敏感器件：遠(yuǎn)離強(qiáng)輻射器件，推薦距離1000milg、隔離器件、A/D器件：輸入、輸出互相分開，無耦合通路（如相鄰的參考平面），最好跨接于對應(yīng)的分割區(qū)3、特殊器件布局a、電源部分（置于電源入口處）b、時(shí)鐘部分（遠(yuǎn)離開口，靠近負(fù)載，布線內(nèi)層）c、電感線圈（遠(yuǎn)離EMI源）d、總線驅(qū)動部分（布線內(nèi)層，遠(yuǎn)離開口，靠近宿）e、濾波器件（輸入、輸出分開，靠近源，引線短）4、濾波電容的布局：BULK電容：a、所有分支電源接口電路b、功耗大的元器件附近c(diǎn)、存在較大電流變化的區(qū)域，如電源模塊的輸入和輸出端、風(fēng)扇、繼電器等d、PCB電源接口電路5、去藕電容的布局

12、：a、靠近電源管腳b、位置、數(shù)量適當(dāng)6、接口電路的布局的基本原則：接口信號的濾波、防護(hù)和隔離等器件靠近接口連接器放置，先防護(hù)，后濾波接口變壓器、光耦等隔離器件做到初次級完全隔離變壓器與連接器之間的信號網(wǎng)絡(luò)無交叉變壓器對應(yīng)的BOTTOM層區(qū)域盡可能沒有其它器件放置接口芯片（網(wǎng)口、E1/T1口、串口等）盡量靠近變壓器或連接器放置7、布線走線短，不同類走線間距寬（信號及其回流線、差分線、屏蔽地線除外），過孔少，無環(huán)路，回路面積小，無線頭有延時(shí)要求的走線，其長度符合要求無直角，對關(guān)鍵信號線優(yōu)先采用圓弧倒角相鄰層信號走線互相垂直或相鄰層的關(guān)鍵信號平行布線1000MIL走線線寬無跳變或滿足阻抗一致各國產(chǎn)品安全和EMC認(rèn)證組織-歐美：CE-美國：FCC&UL，NEBS-日本：VCCI-澳大利亞：CE-中國：CCC-臺灣：CE產(chǎn)品認(rèn)證流程-認(rèn)證申請-提交認(rèn)證材料（認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品使用手冊等）-產(chǎn)品測試-完成測試報(bào)