
在設(shè)計電子產(chǎn)品時,電磁兼容性是所有工程師關(guān)心的問題,而產(chǎn)品法規(guī)通常要求遵守嚴(yán)格的EMC規(guī)則。什么是EMC,為什么它很重要,以及如何減少它?什么是EMC:
EMC一詞代表電磁兼容性,它涉及到確保不同的電氣系統(tǒng)可以在同一環(huán)境中工作而不相互干擾。一般來說,當(dāng)一個電路在規(guī)定的極限(通常是法律規(guī)定的)下發(fā)射電磁輻射時,電磁兼容性就已經(jīng)實現(xiàn)了,而當(dāng)暴露在規(guī)定數(shù)量的電磁輻射下時,電磁兼容性不受影響。為什么EMC很重要:電磁兼容的主要目標(biāo)是確保電子電路在暴露于外部電磁輻射時正常工作,并確保相關(guān)電子電路不會發(fā)射“雜散”電磁輻射。為了更好地理解為什么這很重要。讓我們看一個非常**的例子,其中沒有考慮到EMC;移動信號。如果手機離揚聲器足夠近,你有時會聽到**的“BipBipBip”。發(fā)生這種情況的原因是,盡管手機發(fā)送到手機發(fā)射塔的信號遠遠高于音頻電平,但它會以音頻頻率對信號進行調(diào)制,揚聲器可以檢測并放大這些信號。在這個例子中,揚聲器容易受到來自移動設(shè)備的雜散電磁輻射的影響,并且移動設(shè)備產(chǎn)生的電磁輻射可以影響其他電路的性能。因此,在電路設(shè)計中,電磁兼容是很重要的,以確保外部信號不會干擾電路的正常工作,并且該電路的工作不會影響其他電路。減少干擾的需求正是為什么世界上大多數(shù)市場都有關(guān)于一個電路可以發(fā)射多少輻射以及它需要能夠處理多少干擾的規(guī)定。因此,考慮EMC也很重要,因為如果不實施適當(dāng)?shù)腅MC控制,產(chǎn)品將無法銷售。
如何減少電磁輻射:
提高電路中的電磁兼容性是一項不小的壯舉,在試圖減少電磁輻射之前,必須充分了解電磁輻射的性質(zhì)。一般來說,有兩種方法可以使電磁輻射干擾設(shè)備:輻射和傳導(dǎo)。輻射發(fā)射是由電磁波(即無線電)引起的,而傳導(dǎo)發(fā)射是由來自干擾源的電信號耦合引起的(例如主電源的嗡嗡聲進入揚聲器)。防止外部干擾的方法對于保護外部設(shè)備免受產(chǎn)生的電磁干擾同樣有效。
雖然抗電磁兼容性很重要,但通常**從發(fā)射開始,因為這通常是導(dǎo)致設(shè)備在產(chǎn)品測試階段出現(xiàn)故障的主要原因。一旦確定了發(fā)射源,就可以通過改變設(shè)計以減少發(fā)射源或在發(fā)射源到達外界之前采用吸收發(fā)射源的方法來消除發(fā)射源。
從源頭減少發(fā)射:
現(xiàn)代電子產(chǎn)品的大部分發(fā)射都是以無線電波的形式出現(xiàn)的,而這些幾乎總是由高速開關(guān)電路引起的。常見的罪魁禍?zhǔn)装ㄩ_關(guān)電源(SMP)、電機控制器、無線電電路、高速總線和I/O連接器。
高速電路經(jīng)常引起問題的原因是使用具有大轉(zhuǎn)換率的高頻方波(即從0到1的突然變化)。方波可以數(shù)學(xué)建模為無窮多個正弦波,奇次諧波的組合,這正是電磁世界產(chǎn)生的。當(dāng)一個信號從1切換到0時,會產(chǎn)生許多奇次諧波頻率的無線電發(fā)射,這些會對接收到這些信號的其他設(shè)備造成干擾。因此,可以通過降低轉(zhuǎn)換率(即使方波形狀更為梯形)來減少此類排放。
在許多情況下,發(fā)射可能來自開關(guān)噪聲(例如在開關(guān)電源中發(fā)現(xiàn)的那些)。在這些情況下,向電路中注入額外的信號,也可以防止這些部件產(chǎn)生噪聲。例如,在集成電路周圍放置去耦電容器,不僅有助于防止開關(guān)噪聲干擾正常工作,還能防止電源線的輻射。電阻器、電容器和電感器也可以用作I/O的濾波元件,既可以防止I/O連接器的排放泄漏,也可以防止排放物從I/O電纜逸出。
防止發(fā)射的另一種方法是確保PCB跡線的長度不是該跡線中信號頻率波長的倍數(shù)。電線中的交流電產(chǎn)生的無線電波的頻率與交流電的頻率相匹配;這就是天線的作用。但是為了使天線達到峰值效率,必須設(shè)計成天線的長度是所需頻率波長的倍數(shù)。因為天線只不過是一段導(dǎo)線,PCB軌跡很容易變成天線。**看一個例子來理解它是如何工作的。跟蹤信號為2GHZ。這個2GHz信號可以產(chǎn)生一個2GHz的無線電信號,其波長大約為15cm。因此,PCB跡線的長度應(yīng)小于15cm,而不是倍數(shù)(即7.5cm、1.5cm等)。