如果在設(shè)計的初階段引入好的EMC設(shè)計技術(shù)并不太難實現(xiàn),如果需要在設(shè)計的后期進(jìn)行修改以滿足EMC要求,則會變得更加困難,從項目的初階段開始,EMC設(shè)計遵循一些簡單和常識性的設(shè)計方法。
EMC設(shè)計 一些基礎(chǔ)知識:
在考慮任何項目時,EMC設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)很重要:任何具有電平變化信號的電子電路都會像任何互連一樣輻射一些電源,而電線將充當(dāng)輻射天線,無論它們有多短。類似地,電路將傾向于從其他發(fā)射器獲取輻射信號,無論這些信號源是否有意傳輸。
EMC設(shè)計還需要采用任何電容和電感耦合以及可能沿著連接到兩個設(shè)備的公共線路進(jìn)行的無用發(fā)射,這也包括地線,這些電磁干擾,EMI,問題可以防止相鄰的電子設(shè)備彼此并排工作。隨著電子設(shè)備使用量的大幅增長,電磁兼容性問題,EMC已成為一個特別重要的話題。
因此,有必要從一個新的電子開發(fā)項目開始就設(shè)計EMC,并將EMC的各種設(shè)計技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品的整個概念中。只有在開發(fā)的概念階段考慮到EMC方面的設(shè)計,才能正確實施任何預(yù)防措施。
在過去的幾年里,發(fā)射機可能會阻止本地國內(nèi)電視機顯示它們的圖像,在壞的情況下,整個圖像可能會消失,或者圖像可能會有一些圖案,隨著這些以及許多其他不良EMC監(jiān)管結(jié)果變得更加普遍的例子,有必要改進(jìn)問題?,F(xiàn)在有了現(xiàn)代化的電子設(shè)備,幾乎可以在任何電子設(shè)備附近操作移動電話和其他無線設(shè)備,幾乎沒有效果。這是通過確保設(shè)備不會輻射無用的輻射,以及使設(shè)備不易受射頻輻射影響而實現(xiàn)的。通過這種方式,EMC的這些設(shè)計方面在今天的世界中已經(jīng)獲得了巨大的回報,在這個世界中使用了大量的電子設(shè)備。
設(shè)計符合EMC要求:
在設(shè)計電子電路卡時,必須采取一些預(yù)防措施,以確保滿足其EMC性能要求。一旦設(shè)計和制造電路,嘗試修復(fù)EMC性能將變得更加困難和昂貴。因此,在設(shè)計過程中可以解決許多方面,以確保優(yōu)化EMC性能:
1.小輻射的電路設(shè)計
2.EMC濾波器
3.電路分區(qū)
4.接地
5.屏蔽外殼
6.屏蔽線和電纜,通過采用這些預(yù)防措施,可以大大提高電路的EMC性能。但是,它仍然需要進(jìn)行EMC測試,以確保其滿足所需的性能。
小輻射的EMC電路設(shè)計:
EMC / EMI合規(guī)性需要考慮的主要領(lǐng)域之一是連接電纜產(chǎn)生的RF輻射發(fā)射和接收干擾的敏感性。發(fā)現(xiàn)它們形成了干擾任何產(chǎn)品的主要耦合路徑。這些電纜通常需要攜帶高頻信號,可能的數(shù)據(jù),這在提高其EMC / EMI性能方面存在一些挑戰(zhàn)。
任何電纜都將接收和輻射信號,特別是當(dāng)它接近四分之一波長或其奇數(shù)倍時,因為它形成諧振電路,然而,即使電纜接近這些長度,電磁兼容性,EMC也是一個問題,一種解決方案是過濾進(jìn)入和離開單元的電纜。雖然這確實降低了電磁干擾的水平,但也可能降低電路的性能。如果需要攜帶高速數(shù)據(jù),任何尖銳的邊緣都會被濾波器去除,在壞的情況下,信號可能會衰減到系統(tǒng)無法工作的程度。因此,可能需要在設(shè)備性能和電磁兼容性、EMC要求之間進(jìn)行仔細(xì)的平衡。
在這些情況下,信號可以以差分格式攜帶。然后信號電纜可以構(gòu)造成雙絞線,甚至可以屏蔽。以這種方式可以攜帶高頻信號,但是它對輻射和接收的敏感性降低,因為接收到的任何信號都將出現(xiàn)在兩條線上并被抵消。另外,出于同樣的原因不會發(fā)生輻射。
EMC設(shè)計:過濾器
已經(jīng)提到了引入EMC濾波器的可能性。它可以成為EMC工程師在許多情況下使用的有用工具。EMC濾波器對僅承載低頻信號的線路特別有用。電源輸入電纜或其他帶有狀態(tài)電壓的線路特別適合過濾。EMC濾波器可以去除任何高頻成分,使線路上的低頻元件不會輻射太多。
EMC濾波器應(yīng)放置在設(shè)備的入口處,并應(yīng)緊密粘合在機箱上。以這種方式,在被濾波器移除之前,沒有信號可以進(jìn)入該單元并輻射到其中。
EMC設(shè)計:電路分區(qū)
電路設(shè)計的這一要素對于確保電路能夠通過其EMC測試非常重要。它必須在設(shè)計的早階段完成,因為它控制著電路的整個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和機械結(jié)構(gòu),分區(qū)過程的階段是將電路隔離到EMC關(guān)鍵和非關(guān)鍵區(qū)域。電磁兼容性,EMC關(guān)鍵區(qū)域是那些包含輻射源或可能易受輻射影響的區(qū)域。這些區(qū)域可包括包含高頻電路,低電平模擬電路和包括微處理器電路的高速邏輯的電路。
非關(guān)鍵EMC區(qū)域包含不太可能輻射信號或易受輻射影響的區(qū)域。電路包括線性電源(不是開關(guān)模式電源),慢速電路等,完成此操作后,即可進(jìn)行設(shè)計布局。可以屏蔽關(guān)鍵或敏感區(qū)域,或者在接口處根據(jù)需要添加濾波器以防止EMI輻射,或者保護(hù)這些電路免受EMI的影響。
通過隔離EMC關(guān)鍵區(qū)域,可以在設(shè)計的初始階段或可能稍后添加相關(guān)措施。具有接口提供了優(yōu)化整體性能以滿足其EMC測試的可能性。這可能導(dǎo)致進(jìn)一步過濾,篩選等,或者甚至可以在不需要某些措施的情況下降低成本。
EMC設(shè)計:接地
單元內(nèi)的接地方案對其EMC性能尤為重要。接地不良會導(dǎo)致接地回路,從而導(dǎo)致信號被輻射或在設(shè)備內(nèi)拾取,從而導(dǎo)致電磁兼容性差,從而導(dǎo)致EMC性能下降,為了確保接地系統(tǒng)能夠令人滿意地工作,值得注意其功能。它可以說是一條使電流返回其源頭的路徑。它應(yīng)該顯然具有低阻抗,它也應(yīng)該是直接的。任何環(huán)路或偏差都可能產(chǎn)生可能引起EMC問題的虛假效應(yīng)。
規(guī)劃地球或接地系統(tǒng)并非易事。它比看起來更具挑戰(zhàn)性,但對于良好的EMC性能至關(guān)重要。長度必須保持在小值,因為高于僅幾千赫茲的頻率,阻抗主要由電感決定,幾厘米的長度即使在低頻時也會產(chǎn)生顯著差異。
為了克服這些影響,應(yīng)盡可能使用粗線,并且必須在印刷電路板上使用接地層。必須在地平面上方運行關(guān)鍵軌道,并且應(yīng)將它們布線,以便它們不會在地平面中遇到任何中斷。有時需要在地平面上有一個槽或斷點,如果發(fā)生這種情況,必須在平面上布置一個關(guān)鍵軌道,即使它稍長一些,可以采用這些和其他方法來確保接地系統(tǒng)能夠?qū)MC問題降至低。應(yīng)該對接地進(jìn)行相當(dāng)?shù)目紤],因為以后可能不容易改變。
EMC設(shè)計:屏蔽外殼
雖然從成本角度來看,屏蔽外殼可能不是優(yōu)選的選擇,但將該單元放置在接地的導(dǎo)電外殼中將顯著提高性能。然后可以在該界面處進(jìn)行所有過濾,并且導(dǎo)電壁將提供輻射屏障,從而改善EMC性能的發(fā)射和易感性元素。
在成本和可能美觀很重要的情況下,可以使用導(dǎo)電涂料噴涂機柜內(nèi)部,盡管提供的屏蔽水平不會像使用完全導(dǎo)電的金屬外殼那樣好。在需要高水平的EMC性能的情況下,應(yīng)注意選擇不破壞屏幕連續(xù)性的情況。理想情況下,該情況應(yīng)盡可能少。在每個關(guān)節(jié)處都會有輻射通過的可能性。如果發(fā)生關(guān)節(jié),它們應(yīng)盡可能緊密,并且它們之間應(yīng)具有良好的連續(xù)性。
一些使用預(yù)制結(jié)構(gòu)和陽極氧化鋁板的金屬外殼不能提供良好的EMC性能,盡管它們在美觀上比一些RF緊密的情況更好。必須根據(jù)所需的性能和需要進(jìn)行的EMC測試來取得平衡。
EMC設(shè)計:屏蔽線和電纜
當(dāng)線路和電纜需要進(jìn)出單元時,可以對電纜進(jìn)行屏蔽,以防止信號的任何輻射被傳輸或接收外部信號。但是,當(dāng)電磁兼容性EMC應(yīng)用需要屏蔽電纜時,屏幕必須在進(jìn)入設(shè)備后立即與設(shè)備信號接地相連,否則可能會輻射或拾取不需要的信號,這會影響EMC合規(guī)性。
電磁兼容性,電磁設(shè)備的EMC性能如今非常重要,因此有必要為EMC設(shè)計。為了使該裝置能夠通過其EMC測試并投放市場,必須使其符合現(xiàn)行的指令和法規(guī)。要使設(shè)備成功,必須將其設(shè)計為提供高水平的電磁兼容性,EMC性能和降低EMI。
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