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電子產品EMC設計的基本概念以及預防控制方法解析

發布時間:2020-01-29 13:34:08 已有: 人閱讀

  指標不符合國際和使用國家的相關標準,就被列入不合格產品,無法出售,更談不上電子產品的價值。今天我們就講一下EMC設計及預防控制手段等各種相關知識。

  有過電子產品開發經驗的朋友,可能都有過深刻而痛苦的體會,辛辛苦苦設計好所有產品工作,等到做好樣機時機時,要么電磁輻射超標,要么旁邊突然有人打個手機,設備莫名其妙的“掛”了,出現各種異常、宕機、嚴重的直接冒煙而這一切的根本原因則是EMC設計沒有做好,EMC設計目標是產品可靠性重要的一部份。

  是指設備或系統在其電磁環境中符合要求運行,并且并不對其環境中的任何設備產生無法忍受的電磁干擾的能力。

  設備暴露在電磁環境下所呈現的不希望有的響應程度。即設備對周圍電磁環境敏感程度的度量。電磁敏感意味著電磁環境已經造成設備性能的降低。

  要使產品具有良好的電磁兼容性,需要專門考慮與電磁兼容相關的設計內容。電磁兼容設計一般包含以下幾個方面的內容。

  許多電磁干擾問題是由地線產生的,因為地線電位是整個電路工作的基準電位,如果地線設計不當,地線電位就不穩,就會導致電路故障。地線設計的目的是要保證地線電位盡量穩定,從而消除干擾現象。

  無論設備產生電磁干擾發射還是受到外界干擾的影響,或者電路之間產生相互干擾,線路板都是問題的核心,因此設計好線路板對于保證設備的電磁兼容性具有重要的意義。線路板設計的目的就是減小線路板上的電路產生的電磁輻射和對外界干擾的敏感性,減小線路板上電路之間的相互影響。

  對于大部分設備而言,屏蔽都是必要的。特別是隨著電路工作的頻率日益提高,單純依靠線路板設計往往不能滿足電磁兼容標準的要求。產品的屏蔽設計與傳統的結構設計有許多不同之處,一般如果在結構設計時沒有考慮電磁屏蔽的要求,很難將屏蔽效果加到產品上。所以,對于現代電子產品設計,必須從開始就考慮屏蔽的問題。

  屏蔽主要用于切斷通過空間的靜電耦合、感應耦合形成的電磁噪聲傳播途徑,這三種耦合又對應于靜電屏蔽、磁場屏蔽與電磁屏蔽,衡量屏蔽的質量采用屏蔽效能這一指標。

  屏蔽是結構工程師對電子產品是一種非常實用的手段,特別是消費類電子產品,如手機,用的非常多,下面就舉一些實例:

  鎂合金是功能化與結構化相結合,既能實現電磁屏蔽功能,又能實現工程結構承重的帶有“智能化”特性的屏蔽材料。但這種方法對電磁屏蔽作用存在一定的爭議,暫時不要將其做主要方法。

  對于任何設備而言,濾波都是解決電磁干擾的關鍵技術之一。因為設備中的導線是效率很高的接收和輻射天線,因此,設備產生的大部分輻射發射都是通過各種導線實現的,而外界干擾往往也是首先被導線接收到,然后串入設備的。濾波的目的就是消除導線上的這些干擾信號,防止電路中的干擾信號傳到導線上,借助導線輻射,也防止導線接收到的干擾信號傳入電路。

  因為各行業對EMC的要求會有很大不同,所采用的主要手段也大不相同,如作者所見車用電子產品采用金屬屏蔽罩的就較少,而智能手機卻有一堆。所以建議對比標桿產品,選用合適的EMC結構。這里切記自性心爆棚,隨意跨行業選用EMC設計結構,有利有弊的。

  EMC結構設計嚴格標準是很少,作者所見的EMC文檔資料多為參考性質,如上述的實例所示。設計時需要具體精確到EMC結構的細節特征,并在此結構范圍下再次細化標準的尋找,直到找到最小特征的標準為止。

  因為EMC結構的標準不完善,就算是好的供應商提供的標準也很難說是正確完美的,所以通讀、理解、梳理這些不完善的標準很需要耐心和專業素養。

  EMC基本上以測試為準,但有些EMC細節特征設計需要公差控制,所以對應公差分析的計算書是需要的。

  4.1EMC設計方法的更換:依據DFA原則,更少的零件能減少裝配時間,增加可靠性。所以若能用布板的方式達到EMC控制的效果,就不需要采用金屬屏蔽罩。其他如鎂合金的金屬外殼也可以考慮代替塑膠殼+導電布等。

  4.3材料成本:如噴涂導電粉時是否一定要用銀粉,是否能用銅粉,或用其他EMC設計手段替代,和4.1有些重復。

  主題簡介及亮點:電機控制軟硬件工程師從級別上一般分為工程師、高級工程師、專家及科學家。每個崗位對個人的要求和技能是不一樣

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