如何解决电磁兼容性问题：第1部分

如果您是广播爱好者，则可以在智能手机上预测消息或呼叫的到达。由于手机的无线电收发器的工作方式，它可能会在附近音频设备的电路中造成干扰。随着技术的进步，它越来越少，但这种干扰在过去很常见。直到 1970 年代，电气设备造成的干扰都不是什么大问题。然而，随着家用电器的增长，冰箱等设备在压缩机打开和关闭时会对电视和收音机造成干扰。随之而来的是越来越多的高频数字设备，例如家用电脑。在这一点上，标准化机构决定定义电磁兼容性，以确保电气和电子产品的正确运行。

什么是 EMC？

电磁兼容性（EMC）包括四个关键方面，在销售设备之前必须检查这些方面。它涵盖：

发射 – 限制产品发出的信号的功率，这些信号可能会干扰附近其他设备的运行。辐射可能是从智能手机或Wi-Fi路由器辐射的，或者从电源插座或电源沿着电缆传导。

抗扰度 – 尽管受到附近其他设备的干扰，仍能正常运行。

信号完整性 – 避免产生干扰设备自身操作的信号。

静电放电 （ESD） – 防止人接触设备时的高压放电。

如果电视或收音机等设备显示出不正确操作的迹象，例如产生不需要的声音或图像中断，则称其遭受电磁干扰（EMI）。EMI 可以通过电源线或通信电缆传导，也可以辐射。

EMC 有哪些标准？

满足EMC要求需要在产品设计中更加谨慎和努力。这可以包括从简单、低成本的措施（例如添加铁氧体磁珠）到更复杂的措施（例如定制屏蔽的设计和安装）。为了确保满足EMC的措施不会失控，IEC（国际电工委员会）和CISPR（国际无线电扰动委员会）等组织根据产品的类型及其预期用途设定了不同的要求。标准的基本分类如下：

基本标准：这些标准涵盖适用于所有应用程序和产品的一般规则。最著名的是IEC 61000-4-x系列。

通用标准：这里的重点是特定环境的EMC要求，例如家庭和工业环境，也称为“商业”总称。为了使产品可以使用，它必须满足IEC 61000-1/2/3/4中规定的最低水平。

产品和产品系列标准：某些环境（如铁路）必须在特别恶劣的条件下运行。在这里，存在标准来定义航空航天、汽车、医疗和军事领域的测试水平和性能兼容性的精确要求。对于铁路，EN 50121-3-2是定义机车车辆电磁兼容性的示例。

具有限值的辐射发射测试结果示例

如何避免 EMC 问题？

与许多设计难题一样，要控制 EMC，需要从新项目一开始就仔细选择设计。在与测试机构交谈时，他们报告说，他们测试的产品中有多达 50% 第一次失败。因此，在产品开发的整个过程中保持 EMC 主题的活力至关重要。

采购LCD或电源转换器等模块时，应注意查看所提供的任何EMC测试结果。此外，值得检查此类测试的年龄。在产品的整个生命周期中，由于生命周期结束公告，各个组件可能已更改，这可能会改变模块的性能。值得考虑让独立的测试机构对关键设计进行重新测试模块。

EMI 问题通常追溯到印刷电路板 （PCB） 布局和连接电缆。所有这些问题最容易通过良好的设计实践来解决，而不是在问题出现后试图修复它们。其中一些建议包括：

尽可能靠近其源头消除干扰

根据电流开关和频率特性对PCB进行分区设计。

尽量保持信号线尽可能短。

将滤波电容器放置在尽可能靠近它们所保护的组件的位置。

加宽电源和接地走线以降低其阻抗。

在空间允许的情况下，为组件留下不同的未放置封装，以帮助解决EMI问题。如果需要，铁氧体、电容器和电阻器可以在以后轻松放置。

遵循有关如何连接数字和模拟集成电路 （IC） 上未使用引脚的供应商指南。

PCB应尽可能根据信号类型进行分区。

还应该注意的是，固件可以在解决EMI问题方面发挥作用。微控制器通常为高速开关电路提供压摆率控制，而开关转换器等功率IC可以提供扩频开关，以最大限度地降低频率峰值。

ESD 测试涉及向用户在正常操作下可以访问的产品部件注入高达 8 kV 的脉冲。有两种类型的测试：接触放电（通常是对机箱和其他暴露的金属表面）和空气放电。应添加瞬态电压抑制器（TVS）二极管，以保护进入或离开的每条信号线。这些必须通过短走线正确接地。两种TVS类型，双向和单向，在ESD期间对地短路。主要区别在于单向TVS二极管具有较低的寄生电容，使其更适合高速数据线。

TVS二极管可以保护暴露的信号线免受ESD的影响。

审核编辑：郭婷