电磁兼容技术浅谈

zhongxinyuan999

电磁兼容技术浅谈
一、引言
  随着2008年APPLE推出IPAD，开创并引领了平板电脑市场。面对巨大的市场机会，各个大公司和小公司都推出自己的平板电脑，使得平板电脑市场百花齐放，在面临巨大的机会的同时，也必将面临一系列的挑战。如今关税壁垒即将越来越小，技术壁垒早已浮出水面；首当其冲也是极容易被人忽略的便是EMC（电磁兼容）问题。
  在现代电子设计中EMI是一个主要的问题。为抗干扰，设计者要么除掉干扰源，要么保护受影响的电路，最终的目的都是为了达到电磁兼容的目的。
  仅仅达到电磁兼容也许还不够。 虽然电路工作在板级，但它有可能对系统的其他部件辐射噪音、干扰，从而引起系统级的问题。此外，系统级或者设备级的EMC不得不满足某些辐射标准，以便不影响其他设备。
  许多发达国家在电子产品上有非常严格的EMC标准。为了达到这些要求，设计者必须考虑从板极开始的EMI抑制。
二、 EMC问题
1、 电磁兼容性(EMC)
2、 EMC定义：在同一电磁环境中，设备能够不因为其他设备的干扰影响正常工作，同时也不对其他设备产生影响工作的干扰。
3、 EMC三要素，缺少任何一个都构不成EMC问题。
EMI源：包括微处理器，微控制器，静电放电，传播器，瞬态电源器件，如机电继电器，电源开关，闪电等。在一个微控制的系统里面，时钟电路通常是宽带噪音的最大产生者，这种噪音分布在整个频段范围内。随着快速半导体使用的增加，这种电路可以产生高达300MHZ的谐波干扰。
  干扰途径：噪音能耦合进电路的一个最简单的途径是通过导体传导。如果一条线经过一个吵杂的环境，那么它会引入噪音并把噪音传播到余下的电路中。对所有的电路来说，耦合也发生在有电磁辐射的区域。无论什么时候电流发生变化时，电磁干扰波也就产生了，这些电磁波可以耦合到附近的电路和干扰电路中的其他信号。
   敏感设备：所有的电子电路都能接收电磁干扰传播。尽管有一些EMI通过RF辐射被接收，但大多数EMI都通过传导被接收。在数字电路中，许多临界信号容易收到EMI的干扰，比如说晶振，RESET,中断和控制信号，运放，控制电路，电源调整芯片也容易收到噪音的干扰。
四、 EMC设计
  为了达到EMC的标准，设计者应当减小产品中的射频辐射，增加产品的抗干扰性。辐射和感应的免疫性都可以归类到辐射耦合和传导耦合，辐射耦合对高频影响更多，而传导耦合对低频影响更多一些。
  1、EMC设计可以分成三个阶段：分析预测阶段、规范设计阶段、问题解决阶段、分析预测阶段：在产品设计之初，就要充分的考虑到EMC的问题，要基本想到什么地方会产生EMC问题，做到心里有数。
  规范设计阶段：通过分析预测，在设计时在可能产生EMC的地方加一些措施。
    a、接地（Grounding)
    b、屏蔽 (Shielding)
    c、滤波(Filtering)
    d、内部设计(PCB)
  问题解决阶段：
    a、 EMC问题整改，整改的前提是定位，没有定位过程的整改就像无头的苍蝇一样到处乱撞，只有找到了问题所在，才能采用相应的EMC措施，这样可以做到事半功倍。定位有两种手段：一种是直觉判断，需要完全依靠工程师积累的EMC经验来判断，另一种是比较测试，依靠测试仪器和EMC经验的结合来对问题进行详细的定位判断
    b、 整改方法，干扰滤波技术、电磁屏蔽技术、地线干扰与接地技术、其它方式。这些整改的方法是为了，切断干扰沿信号线或电源线传播的路径，改善信号的回流环路，改变干扰源的强度或频率。
五、何时解决EMC
  当发现产品生产出来之后没有通过EMC标准的测试，导致产品部能销售出去，这个时候在来考虑解决EMC问题，为时已晚。一些公司通常在不出现大问题的时候不做提前考虑，最后导致为了产品过EMC标准不得不重新设计，这样不仅费时、费力、费财并且导致产品过了最佳上市时机。
 当设计者选择器件， 设计电路和做 PCB layout时， 把 EMC 放在首要位置来考虑好像不大可能，但是我们是尽可能减少贫瘠的元件选择，拙劣的电路设计和拙劣的PCB 的layout。
  EMC设计与整改都是需要通过实践来验证，对于产品来说，需要综合考虑各方面的因素。
  不管是哪个公司，不能只考虑产品可以在合适的时间内制造出来就行了，还要考虑到在设计、测试、集成安装以及生产过程中的费用应该最小。最常见的是，过分的强调功能性商要满足市场的特殊需要，也忽视了对产品EMC标准的法律性要求以及产品的安全要求。如果产品经不起EMC标准的测试，就必须重新设计，而重新设计的代价是产品市场份额的减少、产品供货慢、消费者对公司的满意度降低。
 
  所以我们关心的是，用最小的花费就能设计出高技术含量的产品
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不错EMC确实是一个很重要的硬件设计因素，特别是在某些高速设计中，我们飞思卡尔官网也提供了很多相关的应用笔记，大家有兴趣的话可以上去看看。