印刷电路板设计在真实世界里的EMI控制详细说明

　　电磁干扰（EMI）与电磁相容（EMC）最初是在 1940 及 1950 年代变成关切之议题，大多是因为马达之杂讯，经由电源线之传导影响到其他敏感之器材。在此一时期，一直到 1960 年代，EMI/EMC 主要是在军事上之考量，确保器材之电磁相容性。在一些意外事件中，如雷达之辐射造成武器之意外启动，或 EMI 造成导航系统之故障，所以，军事上首先关注到如飞机或船舰上之武器系统之问题。到了 70 及 80 年电脑科技发展，来自电脑器材之干扰对广播电视机及无线电接收造成严重之问题。美国政府因而对此些工业产品採行 EMI 之规範。美国联邦通讯委员会（FCC）发布了一系列之法规，以规範电脑器材之干扰强度，并定义了量测之方法。同样的，欧洲及其他地区之政府也开始限制电脑产品产生之干扰。在此一时期，EMI/EMC 之控制只侷限在电脑、週边器材、以及电脑通讯产品。在 1990 年代，在 EMI/EMC 上之规範扩大了很多；事实上，许多国家之输入管制都将 EMI/EMC 规範加了进去。所有器材之相容性，以及在整体环境中这些器材都能够和谐的共同存在。干扰、对外界干扰之耐受、对静电放电之承受能力等，不论是经由辐射或传导之媒介，都要受到控制。此控制也不再侷限在电脑产品。现在任何可能产生 EMI 干扰之产品，或是可能被他种电气器材干扰之产品，都需要小心地进行测试。以前不需要 EMI/EMC 控制的产品现在都必须要符合管制之规範，如洗碗机、录影机、工业器材、以及大部分之电子器材。当商用产品进行了严格的 EMI/EMC 管制之时，军事产品也没有放鬆其 EMI/EMC 要求。事实上，由于更高度之自动化及更快之处理速度，军规之 EMI/EMC 控制以成为所有军规要求中之一项重要部分。对不同的人而言，EMI/EMC 控制代表着不同的涵义。对商业应用言，如录影机、个人电脑、电视机等，其管制规範较之军规/TEMPEST 标準要鬆一些，但是。其还是有一定之困难度。商用产品较鬆标準的结果是，设计人员常被要求要降低干扰及耐受特性，以因应降低生产成本之目的。在 EMI/EMC 设计上之取捨很清楚，但对于是否绝对需要某些 EMI/EMC 元件就没有那么清楚了。传统上，EMI/EMC 工程师使用以往之经验、公式、材料手册上之图表，来从事产品设计之各个阶段。在大学或是任何机构裡，很少有高品质之 EMI/EMC 工程师等级之训练，许多在此领域工作之工程师，会发现到这种传统之方法会越来越不适用了。军事，太空，以及其他因安全塬因必须控制辐射之政府应用，武器系统，通讯等，对 EMI/EMC 之要求都是远在商业要求之上。这些更高等级之考量，需要更多之 EMI/EMC 设计，及更高之花费，同时还面对要降低成本之压力。 EMI/EMC 的问题是肇因于器材内之导体上之时变电流，称之为『di/dt 杂讯』。电流之变化产生了电磁场辐射。相反地，外来的电磁场能量也会导致电路上的『di/dt 杂讯』，造成错误的逻辑运算及器材之误动作。大多数的高速及快速上升时间之信号会造成 EMI/EMC 问题。这些问题会被连接到该器材之导线电缆所放大，在较低频率变成有效率之天线。典型之解决方案是使用屏蔽之外壳，对输出入信号及电源线滤波，并且对机板上之信号线及电源平面提供滤波电路。而真正的问题是：『加多少才是足够？』以及『会不会加太多？』许多 EMC 工程师都会强调在产品研发之初期就要密切注意到 EMC 设计，此一『密切注意』通常只是在 EMC 设计準则中一长串的『要如何。.』及『不要如何。.』。这些準则通常是根基于以往的产品经验，而且很多準则会互相牴触。我们缺少的準则是，在根本塬因分析中我们不真正的知道为什么我们需要这一项準则，或者，更重要的，当某一项準则因有些设计限制而无法实施时应使用哪些替代方法。设计者只是简单的被告知『这样做或是那样做。