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提高EMC電磁兼容性有哪些措施

發表時間:2023-06-05 17:51:01

隨著電子技術、計算機技術的發展，一個系統中采用的電氣及電子設備數量大幅度增加，而且電子設備的頻帶日益加寬，功率逐漸增大，靈敏度提高，連接各種設備的電纜網絡也越來越復雜。因此，電磁兼容問題日顯重要。電路保護解決方案的設計及電路保護元器件均是服務于解決電子設備中的電磁兼容問題，消除電磁兼容問題并確保產品的性能和可靠性。防護方案效果不如意，可能是設計及電磁兼容性（EMC）沒處理好。電磁兼容是近幾年很主流的設備研究方向，做好了EMC工作，對設備的性能提高具有很大作用。

EMC是Electro Magnetic Compatibility的簡稱，中文名稱為電磁兼容性，是指設備或系統在其電磁環境中符合要求運行并不對其環境中的任何設備產生無法忍受的電磁干擾的能力。EMC包括兩個方面的要求：一方面是指設備在正常運行過程中對所在環境產生的電磁干擾不能超過一定的限值；另一方面是指器具對所在環境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度。要使產品具有良好的電磁兼容性，需要專門考慮與電磁兼容相關的設計內容。

1、電子可靠性設計原則

電子可靠性的設計原則包括：RAMS定義與評價指標、電子設備可靠性模型、系統失效率的影響要素、電子產品可靠性指標、工作環境條件的確定、系統設計與微觀設計、過程審查與測試、設計規范與技術標準。

2、電路可靠性設計規范

電路可靠性設計規范包括降額設計（降額參數和降額因子）、熱設計（熱設計計算、熱設計測試、熱器件選型）、電路安全性設計規范、EMC設計、PCB設計（布局布線、接地、阻抗匹配、加工工藝）、可用性設計（可用性要素、用戶操作分析、設計準則）、可維修性設計（可維修性等級、評估內容、設計方法）。

3、可靠性測試

可靠性測試包括標準符合性測試、邊緣極限條件測試、容錯性測試、HALT測試、破壞性測試、隱含條件測試、接口條件測試。

4、元器件選型

元器件選型包括了選型的基本原則、系列元器件的分類、特性、選型指標、可靠性應用注意事項等，包括電容、電阻、二極管三極管、接插件、晶振、電控光學器件（光耦、LED）、AD/DA及運放、電控機械動作器件、能量轉換器件（開關電源、電源變換芯片、變壓器）、數字IC、保護器件（保險絲、磁環磁珠、壓敏電阻、TVS管）、電源模塊等。

5、元器件失效機理與分析方法

元器件失效機理和分析方法包括常見的失效機理、分析方法和工具。

6、PCB設計如何盡可能的達到EMC要求，又不會造成太大的成本壓力？

PCB 板上會因EMC而增加的成本，通常是因增加地層數目以增強屏蔽效應及增加了鐵氧體磁珠，扼流圈等抑制高頻諧波器件的緣故。除此之外，通常還是需搭配其它機構上的屏蔽結構才能使整個系統通過EMC的要求。以下僅就PCB板的設計提供幾個降低電路產生電磁輻射效應的技巧：

（1）盡可能選用信號斜率較慢的器件，以降低信號所產生的高頻成分。注意高頻器件擺放的位置，不要太靠近對外的連接器。

（2）注意高速信號的阻抗匹配，走線層及其回流電流路徑，以減少高頻的反射與輻射。

（3）在各器件的電源管腳放置足夠且適當的去耦合電容以緩和電源層和地層上的噪聲。特別注意電容的頻率響應與溫度的特性是否符合設計所需。

（4）對外的連接器附近的地可與地層做適當分割，并將連接器的地就近接到底盤地面。

（5）可適當運用地面防護/分流痕跡在一些特別高速的信號旁，但要注意其對走線特性阻抗的影響。

（6）電源層比地層內縮20H，H為電源層與地層之間的距離。

7、PCB設計中提高電磁兼容性能的電路措施有哪些？

（1）可用在PCB走線上串接一個電阻的辦法，降低控制信號線上下沿跳變速率。

（2）盡量為繼電器等提供某種形式的阻尼（高頻電容、反向二極管等）。

（3）對進入印制板的信號要加濾波，從高噪聲區到低噪聲區的信號也要加濾波，同時用串終端電阻的辦法，減少信號反射。

（4）MCU無用端，要通過相應的匹配電阻接電源。或接地或定義成輸出端，集成電路上該接電源、地的端都要接，不要懸空。

（5）閑置不用的門電路輸入端，不要懸空，而是通過相應的匹配電阻接電源或接地。閑置不用的運放正輸入端接地，負輸入端接輸出端。

（6）為每個集成電路設一個高頻去耦電容，每個電解電容邊上都要加一個小的高頻旁路電容。

（7）用大容量的鉭電容或聚酯電容而不用電解電容作為電路板上的充放電儲能電容。使用管狀電容時，外殼要接地。

8、怎樣通過安排疊層來減少EMI問題？

首先，EMI要從系統考慮，單憑PCB無法解決問題。疊層對EMI來說，主要是提供信號最短回流路徑、減小耦合面積和抑制差模干擾。另外地層與電源層緊密耦合，適當比電源層外延，對抑制共模干擾有好處。

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