簡(jiǎn)述電子設(shè)計(jì)中的EMC、EMI、ESD

2017-02-17 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

ESD、 EMI、EMC 設(shè)計(jì)是電子工程師在設(shè)計(jì)中遇到常見難題,電磁兼容性(EMC)是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并不對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁干擾的能力。

因此,EMC包括兩個(gè)方面的要求:一方面是指設(shè)備在正常運(yùn)行過(guò)程中對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過(guò)一定的限值;另一方面是指器具對(duì)所在環(huán)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(shè)備或系統(tǒng)性能降級(jí)的電磁現(xiàn)象。而所謂電磁干擾是指因電磁干擾而引起的設(shè)備或系統(tǒng)的性能下降。

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測(cè)試暗室

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(jī)器本身在執(zhí)行應(yīng)有功能的過(guò)程中所產(chǎn)生不利于其它系統(tǒng)的電磁噪聲;而EMS乃指機(jī)器在執(zhí)行應(yīng)有功能的過(guò)程中不受周圍電磁環(huán)境影響的能力。

在電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中,為獲得良好的EMC性能和成本比,對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)是重要的;電子產(chǎn)品的EMC性能是設(shè)計(jì)賦予的。測(cè)試僅僅是將電子產(chǎn)品固有的EMC性能用某種定量的方法表征出來(lái)。對(duì)于EMC設(shè)計(jì)來(lái)講:

首先,應(yīng)在研發(fā)前期考慮EMC設(shè)計(jì)

如果產(chǎn)品設(shè)計(jì)前期不考慮EMC問(wèn)題,僅寄希望于測(cè)試階段解決(表現(xiàn)為通過(guò)整改來(lái)解決設(shè)計(jì)成型產(chǎn)品的EMC問(wèn)題,這樣大量的人力和物力都投入在后期的測(cè)試/驗(yàn) 證、整改階段)。那么,即使產(chǎn)品整改成功,大多情況下還是會(huì)由于整改涉及電路原理、PCB設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)模具的變更,導(dǎo)致研發(fā)費(fèi)用大大增加,周期大大延長(zhǎng)。只有在前期產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮與預(yù)測(cè)EMC問(wèn)題,把EMC變成一種可控的設(shè)計(jì)技術(shù),并行和同步于產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)的過(guò)程,才能一次性地把產(chǎn)品設(shè)計(jì)好。

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測(cè)試儀器設(shè)備

其次,應(yīng)該系統(tǒng)化的進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)

通過(guò)設(shè)計(jì)提高電子產(chǎn)品的EMC性能,絕對(duì)不是企業(yè)內(nèi)EMC專家一個(gè)人所賦予的,因?yàn)镋MC絕對(duì)不可能脫離產(chǎn)品硬件、結(jié)構(gòu)等實(shí)物而存在。因此,要使設(shè)計(jì)的電子產(chǎn)品一次取得良好的EMC性能,就需要提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師的EMC經(jīng)驗(yàn)與意識(shí)問(wèn)題。如硬件工程師,除了原先必須掌握的電路設(shè)計(jì)知識(shí)外,還應(yīng)該掌握EMI和 EMS抗干擾設(shè)計(jì)的基本知識(shí);PCB設(shè)計(jì)工程師需要掌握相應(yīng)的器件布局、層疊設(shè)計(jì)、高速布線方面的EMC設(shè)計(jì)知識(shí);結(jié)構(gòu)工程師也需要了解產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的屏蔽等方面的設(shè)計(jì)知識(shí)。因?yàn)檫@些共同參與產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工程師,要去實(shí)現(xiàn)FMC專家在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中所提出的意見,就要理解、領(lǐng)會(huì)EMC專家所提出的建議的奧秘,并與各自領(lǐng)域的設(shè)計(jì)特點(diǎn)相結(jié)合,將所有EMC問(wèn)題的萌芽消滅在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段。只有所有參與產(chǎn)品設(shè)計(jì)的開發(fā)人員共同提高EMC素質(zhì),才能設(shè)計(jì)出具有高性能 EMC的電子產(chǎn)品。

一般電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)不考慮EMC問(wèn)題,就會(huì)導(dǎo)致EMC測(cè)試失敗,以致不能通過(guò)相關(guān)法規(guī)的認(rèn)證。下圖概述了EMC、EMI、ESD評(píng)審的要點(diǎn)。

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EMC、EMI、ESD評(píng)審的要點(diǎn)

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EMC、EMI、ESD評(píng)審的要點(diǎn)

隨著電氣電子技術(shù)的發(fā)展,家用電器產(chǎn)品日益普及和電子化,廣播電視、郵電通訊和計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)的日益發(fā)達(dá),電磁環(huán)境日益復(fù)雜和惡化,使我們逐漸關(guān)注設(shè)備的工作環(huán)境,日益關(guān)注電磁環(huán)境對(duì)電子設(shè)備的影響,電氣電子產(chǎn)品的電磁干擾(EMI)和電磁兼容性(EMC)的問(wèn)題越來(lái)越受到工程師和生產(chǎn)企業(yè)的重視。在ESD 防護(hù)中,大體可以分為兩大類。

傳導(dǎo)性ESD防護(hù)

對(duì)靜電電流在電路中防護(hù)主要使用一些保護(hù)器件,在敏感器件前端構(gòu)成保護(hù)電路,引導(dǎo)或耗散電流。此類保護(hù)器件有:陶瓷電容,壓敏電阻,TVS管等。

輻射性ESD防護(hù)

對(duì) 于靜電產(chǎn)生的場(chǎng)對(duì)敏感電路產(chǎn)生影響,防護(hù)方法主要是盡量減少場(chǎng)的產(chǎn)生和能量,通過(guò)結(jié)構(gòu)的改善增加防護(hù)能力,對(duì)敏感線路實(shí)施保護(hù)。對(duì)場(chǎng)的保護(hù)通常比較困難, 在改良實(shí)踐中探索出了一種叫做等位體的方法。通過(guò)有效地架接,是殼體形成電位相同體,抑制放電。事實(shí)證明此種方式有效易于實(shí)施。

防護(hù)靜電的一般方法有許多,包括減少靜電的積累;使產(chǎn)品絕緣,防止靜電發(fā)生;對(duì)敏感線路提供支路分流靜電電流;對(duì)放電區(qū)域的電路進(jìn)行屏蔽;減少環(huán)路面積以保護(hù)電路免受靜電放電產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響。有針對(duì)直接放電的,也有針對(duì)關(guān)聯(lián)場(chǎng)的耦合。

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