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          新手必看!電子設計中繞不開的EMC、EMI、ESD

          發布時間:2022-10-25 11:01

          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,即電磁敏感性。所謂電磁干擾是指任何能使設備或系統性能降級的電磁現象。而所謂電磁干擾是指因電磁干擾而引起的設備或系統的性能下降。

          EMC包括EMI(電磁干擾)及EMS(電磁耐受性)兩部份,所謂EMI電磁干擾,乃為機器本身在執行應有功能的過程中所產生不利于其它系統的電磁噪聲;而EMS乃指機器在執行應有功能的過程中不受周圍電磁環境影響的能力。

          在電子產品的設計中,為獲得良好的EMC性能和成本比,對產品進行EMC設計是重要的;電子產品的EMC性能是設計賦予的。測試僅僅是將電子產品固有的EMC性能用某種定量的方法表征出來。對于EMC設計來講:

          首先,應在研發前期考慮EMC設計

          如果產品設計前期不考慮EMC問題,僅寄希望于測試階段解決(表現為通過整改來解決設計成型產品的EMC問題,這樣大量的人力和物力都投入在后期的測試/驗證、整改階段)。那么,即使產品整改成功,大多情況下還是會由于整改涉及電路原理、PCB設計、結構模具的變更,導致研發費用大大增加,周期大大延長。只有在前期產品設計過程中考慮與預測EMC問題,把EMC變成一種可控的設計技術,并行和同步于產品功能設計的過程,才能一次性地把產品設計好。

          其次,應該系統化的進行EMC設計

          通過設計提高電子產品的EMC性能,絕對不是企業內EMC專家一個人所賦予的,因為EMC絕對不可能脫離產品硬件、結構等實物而存在。因此,要使設計的電子產品一次取得良好的EMC性能,就需要提高產品設計工程師的EMC經驗與意識問題。

          如硬件工程師,除了原先必須掌握的電路設計知識外,還應該掌握EMI和EMS抗干擾設計的基本知識;PCB設計工程師需要掌握相應的器件布局、層疊設計、高速布線方面的EMC設計知識;結構工程師也需要了解產品結構的屏蔽等方面的設計知識。因為這些共同參與產品設計的工程師,要去實現FMC專家在產品設計過程中所提出的意見,就要理解、領會EMC專家所提出的建議的奧秘,并與各自領域的設計特點相結合,將所有EMC問題的萌芽消滅在產品設計階段。只有所有參與產品設計的開發人員共同提高EMC素質,才能設計出具有高性能EMC的電子產品。

          一般電子產品設計時不考慮EMC問題,就會導致EMC測試失敗,以致不能通過相關法規的認證。下圖概述了EMC、EMI、ESD評審的要點。

          序號 評審點檢項目
          1 各器件EMC性能是否滿足要求
          2 各器件是否與系統匹配良好,是否符合參考設計的要求
          3 天線性能是否符合要求
          4 易受EMI干擾部分是否預留出來取EMC措施的空間
          5 電源線上是否有足夠的去耦合電容及其他EMI抑制措施
          6 FPC是否有地層保護
          7 CAMERA的FPC是否采取防止產生EMI的措施
          8 接地系統設計是否合理
          9 電池及其保護板是否設計良好(不成為EMI源)
          10 屏蔽框是否設計良好
          11 PA輸入信號的干擾足否已抑制
          12 PA輸入信號諧波抑制是否滿足要求
          13 傳導帶內雜散,帶外雜散是否符合指標
          14 輻射帶內雜散,帯外雜散是否符合指標
          15 PCB、 FPC布局,走線,地線設計是否符合EMC要求
          16 PCB及系統中是否存在可能的EMI輻射體
          17 系統各處《各振蕩器,PA,天線等):是否匹配好

          (EMC、EMI、ESD評審的要點)

          序號 評審點檢項目 是否滿 足要求 備注
          1 PCB地線連通性良好    
          2 表面層敏感線少    
          3 LCD的Reser線離地及其余線距離≥ 0. 35mm以上    
          4 板邊緣是否有一圏漏銅GND做保護    
          5 PCB板上是否預留接地點漏銅    
          6 灌銅與走線距離為≥ 0.3mm    
          7 Vbat線上是否達到要求    
          8 Vbat線上是否有大電容穩定電壓    
          9 Resets、Vrtc線是否有靜電保護設計    
          10 充電線路上是否有大電容穩定充電電壓    
          11 Speaker、Recevier、MIC等線上是否靜電保護設計    
          12 FPC是否設計假地層    

          PCB板ESD防護設計

          隨著電氣電子技術的發展,家用電器產品日益普及和電子化,廣播電視、郵電通訊和計算機及其網絡的日益發達,電磁環境日益復雜和惡化,使我們逐漸關注設備的工作環境,日益關注電磁環境對電子設備的影響,電氣電子產品的電磁干擾(EMI)和電磁兼容性(EMC)的問題越來越受到工程師和生產企業的重視。

          在ESD防護中,大體可以分為兩大類:

          1、傳導性ESD防護

          對靜電電流在電路中防護主要使用一些保護器件,在敏感器件前端構成保護電路,引導或耗散電流。此類保護器件有:陶瓷電容,壓敏電阻,TVS管等。

          2、輻射性ESD防護

          對于靜電產生的場對敏感電路產生影響,防護方法主要是盡量減少場的產生和能量,通過結構的改善增加防護能力,對敏感線路實施保護。對場的保護通常比較困難,在改良實踐中探索出了一種叫做等位體的方法。通過有效地架接,是殼體形成電位相同體,抑制放電。事實證明此種方式有效,易于實施。

          防護靜電的一般方法有許多,包括減少靜電的積累;使產品絕緣,防止靜電發生;對敏感線路提供支路分流靜電電流;對放電區域的電路進行屏蔽;減少環路面積以保護電路免受靜電放電產生的磁場的影響。有針對直接放電的,也有針對關聯場的耦合。


          長沙容測電子有限公司致力于電磁兼容測試設備的研發以及電磁兼容測試技術的推廣普及,全力為客戶提供專業的EMC測試產品和解決方案。
          我們的產品:
          民用領域:靜電放電發生器、脈沖群發生器、雷擊浪涌測試儀、射頻傳導抗干擾測試系統、工頻磁場發生器、脈沖磁場發生器、阻尼振蕩磁場發生器、交流電壓跌落發生器、振鈴波發生器、共模傳導抗擾度測試系統、阻尼振蕩波發生器、直流電壓跌落發生器等
          汽車領域:靜電放電發生器、7637測試系統、汽車電子可編程電源、瞬態發射開關測量、汽車線束微中斷發生器、BCI大電流注入測試系統、EMI接收機、輻射抗擾度測試系統、低頻磁場抗擾度測試系統、射頻輻射抗擾度測試系統等
          軍工領域:靜電放電發生器、低頻傳導抗擾度測試系統、尖峰脈沖發生器、電纜束注入測試系統、快速方波測試系統、高速阻尼振蕩測試系統等

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