文章出处:行业动态 责任编辑:递百科 发表时间:2024-01-30
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。
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,是省时间、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,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。