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电磁兼容EMC整改需要了解的规则

发布时间:2022-04-01

一、电磁兼容EMC出现问题的要素

由于脉冲电流和电压含有丰富的高频谐波,开关电源和数字设备会产生很强的辐射。电磁干扰包括辐射型(高频)EMI和传导型(低频)EMI,即引起电磁兼容EMC问题的途径主要有两种:一种是空间电磁波干扰的形式;另一种是通过传导形式。换句话说,引起电磁兼容EMC问题的三个因素是电磁干扰源、耦合路径和敏感设备。辐射干扰主要通过壳体和连接线以电磁波的形式污染空间电磁环境;传导干扰是指通过电源线干扰公共电网或通过其他端子(如射频端子和输入端子)影响相连接的设备。


(一)IT、AV设备可能的干扰源

1、调频接收机和电视接收机本机振荡,高频头和本机振荡电路产生基波和谐波;

2、开关电源的开关脉冲和高次谐波、同步信号的方波和高次谐波、行扫描成像电路产生的行、场信号以及高次谐波;

3、数字电路工作所需的各种时钟信号和高频谐波,以及它们的组合,如CPU芯片工作时钟、MPEG解码器工作时钟、视频同步时钟(27MHz、16.9344MHz、40.5MHz)等。

4、数字信号方波和高频谐波,晶体振荡器产生的高次谐波,以及非线性电路现象(非线性失真、互调、饱和失真、截止失真)等引起的无用信号和杂散信号;

5、非正弦波形、波形毛刺、过冲和振铃,电路设计中存在的寄生频率点。


(二)通过耦合通道对敏感受体的外部干扰包括电涌、快速脉冲群、静电、电压下降、电压变化和各种电磁场。


(三)电磁干扰的特征

1、单位脉冲的频谱最宽;

2、频谱中的低频成分取决于脉冲的面积,高频成分取决于脉冲的前沿和后沿的陡度;

3、晶体振荡电平必须满足一定的幅度,数字电路才能按照一定的时序工作,使晶振产生的干扰呈现覆盖带宽和高干扰电平的特点;

4、当发射和接收天线的极化和方向特性相同时,EMI辐射和接收很严重;发射和接收天线面积越大,EMI危害越大;

5、骚扰途径:辐射、传导、耦合以及辐射、传导、耦合的结合;

6、电源线的传导干扰主要是由共模电流引起的;

7、辐射骚扰主要是由差模电流形成的环路引起的。


高性能EMC夹扣.jpg


二、EMC的三个重要定律

(一)EMC费效比关系规律:越早考虑和解决EMC问题,成本越低,效果越好。新产品开发阶段的电磁兼容EMC设计,相比等到产品电磁兼容EMC测试不合格再进行设计,可以大大节约成本,大大提高效率;反之,效率会大大减小,成本会大大增加。经验告诉我们,在功能设计的同时进行电磁兼容EMC设计,在样板和样机完成时通过电磁兼容EMC测试,是最省时间、最划算的。相反,在产品研发阶段不考虑EMC,生产后发现EMC不合格才进行改进,不仅带来很大的技术难度,也必然造成返工成本和时间的很大浪费,甚至因为结构设计和PCB设计中涉及的缺陷,改进措施无法实施,造成产品无法投放市场。

(二)高频电流环路的面积越大,EMI辐射越严重。高频信号电流流经电感最小的路径。频率较高的时候,一般走线的电阻大于电阻,连线对高频信号就是电感,串联电感造成辐射。电磁辐射大多由被测EUT设备上的高频电流环路产生的,最糟糕的情况是开路中的“天线形式”。相应的处理方法是减少和缩短连接线,减少高频电流回路的面积,尽量去除任何非正常工作所需要的“天线”,如走线不连续或具有天线效应的元器件插脚过长等。

(三)环路电流频率越高,造成EMI辐射越严重,电磁辐射场强与电流频率的平方成正比增加。电磁兼容EMC整改减少辐射骚扰或提高射频辐射抗干扰能力的第二个最重要的方法,是想办法减小骚扰源高频电流的频率,即减少骚扰电磁波的频率。对于这个规律,根据经验很多是屏蔽体和外壳的设计或者做工造成的,因为频率越高,波长越小,越容易从外壳或者屏蔽体的小缝隙中泄露出来。


如今,随着技术的不断发展,技术含量高的产品层出不穷,对EMC的重视程度也越来越高,电磁兼容EMC整改的作用日益凸显,只有掌握了EMC规则,才能减小电磁兼容EMC整改的工作难度,让产品更早进入市场。

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