电磁干扰(Electromagnetic Interference),简称EMI,有和两种。电子设备产生的干扰信号通过导电介质或公共电源线相互干扰;是指通过空间耦合将电子设备产生的干扰信号传输到另一个电网或电子设备。
为了防止一些电子产品的电磁干扰影响或破坏其他电子设备的正常工作,政府或一些国际组织提出或制定了一些电子产品的电磁干扰规章或标准,符合这些规章或标准的产品可称为电磁兼容性EMC(Electromagnetic Compatibility)。
本文将简要梳理EMC标准、理论等相关内容。
1.国际电工委员会成员IEC
2.国际标准华组织ISO
3.电气电子工程师学习IEEE
4.欧盟电信标准委员会ETSI
5.国际无线电通信咨询委员会委员CCIR
6.国际通信联盟ITU
7、国际电工委员会IEC有以下分支机构EMC标准研究
- CISPR:国际无线电干扰委员会
- TC77:电气设备(包括电网)内电磁兼容技术委员会
- TC65:工业过程测量与控制
1、FCC联邦通
2、VDE德国电气工程师协会
3、VCCI日本民间干扰
4、BS英国标准
5、ABSI美国国家标准
6、GOSTR俄罗斯政府标准
7、GB、GB/T中国国家标准
辐射骚扰电磁场(RE)
2、骚扰功率(DP)
3、传导骚扰(CE)
4、谐波电路(Harmonic)
5.电压波动和闪烁(Flicker)
6.瞬态骚扰电源(TDV)
1.辐射敏感性试验(RS)
2.工频辐射敏感度试验(PMS)
3.静电放电抗干扰(ESD)
4.传导骚扰抗扰度测试射频场感应(CS)
5、电压暂降、短期中断和电压变化抗扰度试验(DIP)
6.浪涌(冲击)抗扰度试验(SURGE)
7.电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(EFT/B)
8.电力线感应/接触(Power induction/contact)
A等级:技术性能指标正常
B等级:性能暂时降低,功能不丧失,实验后可自行恢复
C等级:功能允许丢失,但可以自行恢复,也可以在操作员干预后恢复
R等级:除保护元件外,由于设备(元件)或软件损坏数据丢失,不允许功能丢失或性能下降。
5、电压暂降、短期中断和电压变化抗扰度试验(DIP)
6.浪涌(冲击)抗扰度试验(SURGE)
7.电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(EFT/B)
8.电力线感应/接触(Power induction/contact)
- 电磁干扰时域和频域描述:时域特征
- 电磁干扰时域和频域描述:频域特征
- 电磁干扰时域和频域描述:循环梯形波
- 宽带噪声
- 电磁干扰时域和频域描述:时钟和数据噪声
- 分贝(dB)的概念
分贝是电磁兼容中常用的基本单位。
定义为两个功率比:
- 干扰量由两个电路通过公共阻抗耦合产生i,或变化电流di/dt。
- 干扰源与干扰对称之间存在耦合分布电容,干扰量为变化电场,即变化电压du/dt。
- 干扰源与干扰对称之间存在互感,干扰量是变化的磁场,即变化的电流di/dt。
- 电场与磁场
电场:导体之间的电压产生电场
-电场强度单元:V/m
磁场:导体上的电流产生磁场
-磁场强度单元:A/m
波阻抗:Zo=E/H
其中 :
E:电场强度(V/m)
f :电流的频率(MHz)
A:电流环路面积(cm2)
I :电流的强度(mA)
r :测试点与电流环路的距离(m)
其中 :
E:电场强度(V/m)
f :电流的频率(MHz)
L:电缆的长度(m)
I :电流的强度(mA)
r :测试点与电流环路的距离(m)
SE(dB)= R(dB) A(dB) B(dB)
R(dB)-reflection loss
A(dB)-absorption
B(dB)-re-reflection loss
a、屏蔽结构简单,尽量减少不必要的孔洞,尽量不增加额外的间隙;
b、尽量避免开细孔,并排排排放通风孔。屏蔽与散热有矛盾时,尽量多开孔,避免开孔;
c、对电缆的处理措施给予足够的重视,电缆的处理往往比屏蔽本身更重要;
d、屏蔽体的电连续性是影响结构件屏蔽效率的主要因素。相对而言,一般材料本身的屏蔽性能和材料厚度的影响是微不足道的(低频磁场除外);
e、注意成本控制。
如果导体从屏蔽体中穿出,将显著降低屏蔽体的屏蔽效率。这种穿透通常是电缆从屏蔽体中穿出的。
a、采用屏蔽电缆时,屏蔽电缆在出屏蔽体时,采用夹线结构,保证电缆屏蔽层与屏蔽体之间可靠接地,提供足够低的接触阻抗。
b、使用屏蔽电缆时,用屏蔽连接器将信号连接到屏蔽体,通过连接器保证电缆屏蔽层的可靠接地。
c、采用非屏蔽电缆时,采用滤波连接器进行转接。由于滤波器具有高频特性,电缆与屏蔽体之间的高频阻抗足够低。
d、使用非屏蔽电缆时,屏蔽体内部(或外部)的电缆应足够短,使干扰信号无法有效耦合,从而减少电缆穿透的影响。
e、由于滤波器的高频特性,电源线通过电源滤波器离开屏蔽体,确保电源线与屏蔽体之间有足够低的高频阻抗。
f、采用光纤出线。由于光纤本身没金属体,也就不存在电缆穿透的问题。
a、一是为了安全,称为保护接地。电子设备的金属外壳必须接大地,这样可以避免因事故导致金属外壳上出现过高对地电压而危及操作人员和设备的安全。
b、二是为电流返回其源提供低阻抗通道,即工作接地。
c、防雷接地,为雷击提供电流泄放。
适用于工作频率1MHz以下系统
a、滤波电路是由电感、电容、电阻、铁氧体磁珠和共模线圈构成的频率选择性网络,阻止某段频率范围内的信号沿线传递。
b、 滤波电路种类:反射、吸收。
a、电容(通用电容、三端电容)
b、电感(通用电感、共模电感、磁珠)
c、电阻
a、布局:同类电路布在一块、控制最小路径原则、高速电路间不要靠近小面板、电源模块靠近进单盘的位置
b、分层:高速布线层必须靠近一层地、电源与地相邻、元件面下布一层地、近可能将两个表层布地层、内层比表层缩进20H
c、布线:3W原则、差分对线等长,靠近走、高速或敏感线不能 跨分割区
d、接地:同类电路单独分布地,在单板上单点相连
e、滤波:电源模块、功能电路设计板级虑波电路
f、接口电路设计:接口电路设计滤波电路、实现内外有效隔离
a、参照原理功能框图,基于信号流向,按照功能模块划分
b、数字电路与模拟电路、高速电路与低速电路、干扰源与敏感电路分开布局
c、单板焊接面避免放置敏感器件或强辐射器件
d、敏感信号、强辐射信号回路面积最小
e、晶体、晶振、继电器、开关电源等强辐射器件或敏感器件远离单板拉手条、对外接口连接器、敏感器件放置,推荐距离≥1000mil
f、敏感器件:远离强辐射器件,推荐距离≥1000mil
g、隔离器件、A/D器件:输入、输出互相分开,无耦合通路(如相邻的参考平面),最好跨接于对应的分割区
a、电源部分(置于电源入口处)
b、时钟部分(远离开口,靠近负载,布线内层)
c、电感线圈(远离EMI源)
d、总线驱动部分(布线内层,远离开口,靠近宿)
e、滤波器件(输入、输出分开,靠近源,引线短)
a、所有分支电源接口电路
b、功耗大的元器件附近
c、存在较大电流变化的区域,如电源模块的输入和输出端、风 扇、继电器等
d、PCB电源接口电路
a、靠近电源管脚
b、位置、数量适当
接口信号的滤波、防护和隔离等器件靠近接口连接器放置,先防护,后滤波
接口变压器、光耦等隔离器件做到初次级完全隔离
变压器对应的BOTTOM层区域尽可能没有其它器件放置
接口芯片(网口、E1/T1口、串口等)尽量靠近变压器或连接器放置
走线短,不同类走线间距宽(信号及其回流线、差分线、屏蔽地线除外),过孔少,无环路,回路面积小,无线头
有延时要求的走线,其长度符合要求
无直角,对关键信号线优先采用圆弧倒角
相邻层信号走线互相垂直或相邻层的关键信号平行布线≤1000MIL
各国产品安全和EMC认证组织
- 欧美:CE
- 美国:FCC&UL,NEBS
- 日本:VCCI
- 澳大利亚:CE
- 中国:CCC
- 台湾:CE
- 认证申请
- 提交认证材料(认证标准、产品使用手册等)
- 产品测试
- 完成测试报告
- 颁发认证证书
- 产品发布
1、EMC的基本测试项目以及测试过程掌握;
2、产品对应EMC的标准掌握;
3、产品的EMC整改定位思路掌握;
4、产品的各种认证流程掌握;
5、产品的硬件硬件知识,对电路(主控、接口)了解;
6、EMC设计整改元器件(电容、磁珠、滤波器、电感、瞬态抑制器件等)使用掌握;
7、产品结构屏蔽设计技能掌握;
8、对EMC设计如何介入产品各个研发阶段流程掌握。