0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

硬件EMC设计规则,你了解多少

454398 2023-02-01 16:05 次阅读

电磁干扰的三要素是干扰源、干扰传输途径、干扰接收器EMC 就围绕这些问题进行研究。最基本的干扰抑制技术是屏蔽、滤波、接地。它们主要用来切断干扰的传输途径。广义的电磁兼容控制技术包括抑制干扰源的发射和提高干扰接收器的敏感度,但已延伸到其他学科领域。

本规范重点在单板的 EMC 设计上,附带一些必须的 EMC 知识及法则。在印制电路板设计阶段对电磁兼容考虑将减少电路在样机中发生电磁干扰。问题的种类包括公共阻抗耦合、串扰、高频载流导线产生的辐射和通过由互连布线和印制线形成的回路拾取噪声等。

在高速逻辑电路里,这类问题特别脆弱,原因很多:

1、电源与地线的阻抗随频率增加而增加,公共阻抗耦合的发生比较频繁;

2、信号频率较高,通过寄生电容耦合到步线较有效,串扰发生更容易;

3、信号回路尺寸与时钟频率及其谐波的波长相比拟,辐射更加显著。

4、引起信号线路反射的阻抗不匹配问题。

1、总体概念及考虑

1、五一五规则,即时钟频率到 5MHz 或脉冲上升时间小于 5ns,则 PCB 板须采用多层板。

2、不同电源平面不能重叠。

3、公共阻抗耦合问题。

模型:

VN1=I2ZG 为电源 I2 流经地平面阻抗 ZG 而在 1 号电路感应的噪声电压。

由于地平面电流可能由多个源产生,感应噪声可能高过模电的灵敏度或数电的抗扰度。

解决办法:

模拟数字电路应有各自的回路,最后单点接地;

②电源线与回线越宽越好;

③缩短印制线长度;

④电源分配系统去耦。


4、减小环路面积及两环路的交链面积。

5、一个重要思想是:PCB 上的 EMC 主要取决于直流电源线的 Z

2、布局

下面是电路板布局准则:

1、晶振尽可能靠近处理器

2、模拟电路与数字电路占不同的区域

3、高频放在 PCB 板的边缘,并逐层排列

4、用地填充空着的区域

3、布线

1、电源线与回线尽可能靠近,最好的方法各走一面。

2、为模拟电路提供一条零伏回线,信号线与回程线小与 5:1。

3、针对长平行走线的串扰,增加其间距或在走线之间加一根零伏线。

4、手工时钟布线,远离 I/O 电路,可考虑加专用信号回程线。

5、关键线路如复位线等接近地回线。

6、为使串扰减至最小,采用双面#字型布线。

7、高速线避免走直角。

8、强弱信号线分开。

4、屏蔽

1 屏蔽>模型:

屏蔽效能 SE(dB)=反射损耗 R(dB)+吸收损耗 A(dB)


高频射频屏蔽的关键是反射,吸收是低频磁场屏蔽的关键机理。


2、工作频率低于 1MHz 时,噪声一般由电场或磁场引起,(磁场引起时干扰,一般在几百赫兹以内),1MHz 以上,考虑电磁干扰。单板上的屏蔽实体包括变压器、传感器放大器DC/DC 模块等。更大的涉及单板间、子架、机架的屏蔽。


3、静电屏蔽不要求屏蔽体是封闭的,只要求高电导率材料和接地两点。电磁屏蔽不要求接地,但要求感应电流在上有通路,故必须闭合。磁屏蔽要求高磁导率的材料做封闭的屏蔽体,为了让涡流产生的磁通和干扰产生的磁通相消达到吸收的目的,对材料有厚度的要求。高频情况下,三者可以统一,即用高电导率材料(如铜)封闭并接地。


4、对低频,高电导率的材料吸收衰减少,对磁场屏蔽效果不好,需采用高磁导率的材料(如镀锌铁)。


5、磁场屏蔽还取决于厚度、几何形状、孔洞的最大线性尺寸。


6、磁耦合感应的噪声电压 UN=jwB.A.coso=jwM.I1,(A 为电路 2 闭合环路时面积;B 为磁通密度;M 为互感;I1 为干扰电路的电流。降低噪声电压,有两个途径,对接收电路而言,B、A 和 COS0 必须减小;对干扰源而言,M 和 I1 必须减小。双绞线是个很好例子。它大大减小电路的环路面积,并同时在绞合的另一根芯线上产生相反的电动势。


7、防止电磁泄露的经验公式:缝隙尺寸<λmin/20。好的电缆屏蔽层覆视率应为 70%以上。

5、接地

1、300KHz 以下一般单点接地,以上多点接地,混合接地频率范围 50KHz~10MHz。另一种分法是:<0.05λ单点接地;<0.05λ多点接地。

2、好的接地方式:树形接地


3、信号电路屏蔽罩的接地。


接地点选在放大器等输出端的地线上。


4、对电缆屏蔽层,L<0.15λ时,一般均在输出端单点接地。L<0.15λ时,则采用多点接地,一般屏蔽层按 0.05λ或 0.1λ间隔接地。混合接地时,一端屏蔽层接地,一端通过电容接地。


5、对于射频电路接地,要求接地线尽量要短或者根本不用接线而实现接地。最好的接地线是扁平铜编织带。当地线长度是λ/4 波长的奇数倍时,阻抗会很高,同时相当λ/4 天线,向外辐射干扰信号。


6、单板内数字地、模拟地有多个,只允许提供一个共地点。


7、接地还包括当用导线作电源回线、搭接等内容。

6、滤波

1、选择 EMI 信号滤波器滤除导线上工作不需要的高频干扰成份,解决高频电磁辐射与接收干扰。它要保证良好接地。分线路板安装滤波器、贯通滤波器、连接器滤波器。从电路形式分,有单电容型、单电感型、L 型、π型。π型滤波器通带到阻带的过渡性能最好,最能保证工作信号质量。


一个典型信号的频谱:


2、选择交直流电源滤波器抑制内外电源线上的传导和辐射干扰,既防止 EMI 进入电网,危害其它电路,又保护设备自身。它不衰减工频功率。DM(差摸)干扰在频率<1MHz 时占主导地位。CM 在>1MHz 时,占主导地位。


3、使用铁氧体磁珠安装在元件的引线上,用作高频电路的去耦,滤波以及寄生振荡的抑制。


4、尽可能对芯片的电源去耦(1-100nF),对进入板极的直流电源及稳压器和 DC/DC 转换器的输出进行滤波(uF)。

Cmin≈△I△t/△Vmax△Vmax 一般取 2%的干扰电平。

注意减小电容引线电感,提高谐振频率,高频应用时甚至可以采取四芯电容。电容的选取是非常讲究的问题,也是单板 EMC 控制的手段。

7、其它

单板的干扰抑制涉及的面很广,从传输线的阻抗匹配到元器件的 EMC 控制,从生产工艺到扎线方法,从编码技术到软件抗干扰等。一个机器的孕育及诞生实际上是 EMC 工程。最主要需要工程师们设计中注入 EMC 意识。

审核编辑黄宇

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 电路
    +关注

    关注

    172

    文章

    5849

    浏览量

    171909
  • pcb
    pcb
    +关注

    关注

    4317

    文章

    23006

    浏览量

    396283
  • 干扰
    +关注

    关注

    0

    文章

    211

    浏览量

    27327
  • emc
    emc
    +关注

    关注

    169

    文章

    3875

    浏览量

    182872
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    如何优化emc存储性能

    性能。 1. 理解存储架构 在进行任何优化之前,了解EMC存储系统的架构是至关重要的。这包括识别存储阵列的型号、配置、连接的主机以及存储网络的布局。了解这些基本信息可以帮助你确定可
    的头像 发表于 11-01 15:57 202次阅读

    12条PCB设计规则

    在电子设计的广袤领域中,电磁兼容性(EMC)就如同一位神秘而又严格的考官,时刻检验着 PCB 设计的优劣。今天,我们就来揭开那神秘的面纱,一同探索 12 条能助你减少 EMC 的 PCB 设计规则,为
    的头像 发表于 10-18 13:47 1879次阅读
    12条PCB设计<b class='flag-5'>规则</b>

    了解TI基于PCB布线规则的DDR时序规范

    电子发烧友网站提供《了解TI基于PCB布线规则的DDR时序规范.pdf》资料免费下载
    发表于 10-15 11:47 1次下载
    <b class='flag-5'>了解</b>TI基于PCB布线<b class='flag-5'>规则</b>的DDR时序规范

    网关的设置规则

    网关的设置规则涉及多个方面,包括硬件安装、网络连接、基本配置、高级配置以及安全设置等。以下是一篇关于网关设置规则的详细指南,旨在帮助用户正确配置和管理网关设备。
    的头像 发表于 09-30 11:48 1217次阅读

    认识贴片电阻吗,对他了解多少?

    认识贴片电阻吗,对他了解多少?
    的头像 发表于 08-27 15:49 372次阅读
    <b class='flag-5'>你</b>认识贴片电阻吗,<b class='flag-5'>你</b>对他<b class='flag-5'>了解</b>多少?

    【电磁兼容标准解析分享】汽车电子零部件EMC标准解析---应该了解和知道的细节(二)

    【电磁兼容标准解析分享】汽车电子零部件EMC标准解析---应该了解和知道的细节(二)
    的头像 发表于 08-08 08:17 4220次阅读
    【电磁兼容标准解析分享】汽车电子零部件<b class='flag-5'>EMC</b>标准解析---<b class='flag-5'>你</b>应该<b class='flag-5'>了解</b>和知道的细节(二)

    一文了解整车EMC测试

    EMC测试概述EMC测试基本概念EMC是指电磁兼容性,它是指电子设备在电磁环境下正常工作且不对周围环境造成不良影响的能力。EMC测试就是评估电子设备在电磁环境下工作时所产生的电磁干扰(
    的头像 发表于 04-12 08:37 1140次阅读
    一文<b class='flag-5'>了解</b>整车<b class='flag-5'>EMC</b>测试

    为什么要做EMC设计?深圳比创达电子EMC

    EMC设计
    jf_99355895
    发布于 :2024年04月07日 18:21:02

    解析EMC滤波器:功用、设计与应用?|深圳比创达电子EMC a

    的应用。通过对这些内容的递进式阐述,读者将更全面地了解EMC滤波器的重要性以及如何有效地应用于电子设备设计中。接下来就跟着深圳比创达电子EMC小编一起来看下吧!一、EMC滤波器的简介
    发表于 01-22 11:06

    了解GD32 MCU的命名规则

    下面为大家介绍GD32 MCU的通用命名规则,以GD32F303ZGT6为例,其中,GD32代表GD32 MCU,F代表通用系列产品类型,303代表303产品子系列,Z代表144引脚数,G代表1MB Flash容量,T代表LQFP封装,6代表-40-85°温度等级。
    的头像 发表于 01-13 09:38 3448次阅读
    <b class='flag-5'>你</b><b class='flag-5'>了解</b>GD32 MCU的命名<b class='flag-5'>规则</b>吗

    电动汽车的EMC设计浅析

    为什么要聊EMC设计,很多时候感觉这个和我们线束关联不大。之前一直作为硬件类产品的存在,我们常常需要对线束产品的结构进行被动的修改及调整以满足并符合EMC设计的验证及测试。最近和一位业内”专家”交流对
    的头像 发表于 12-29 09:43 1132次阅读
    电动汽车的<b class='flag-5'>EMC</b>设计浅析

    EMC测试整改:了解EMC测试及解读整改方案

    EMC测试整改:了解EMC测试及解读整改方案?|深圳比创达电子EMC
    的头像 发表于 12-06 10:29 1093次阅读
    <b class='flag-5'>EMC</b>测试整改:<b class='flag-5'>了解</b><b class='flag-5'>EMC</b>测试及解读整改方案

    EMC、EMI是什么意思?硬件人别再分不清楚

    emi硬件emc
    扬兴科技
    发布于 :2023年12月01日 19:52:03

    了解SiC器件的命名规则

    了解SiC器件的命名规则
    的头像 发表于 11-27 17:14 805次阅读
    <b class='flag-5'>了解</b>SiC器件的命名<b class='flag-5'>规则</b>