簡述電子設(shè)計中的EMC、EMI、ESD

2017-02-17 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

ESD、 EMI、EMC 設(shè)計是電子工程師在設(shè)計中遇到常見難題,電磁兼容性(EMC)是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運行并不對其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾的能力。

因此,EMC包括兩個方面的要求:一方面是指設(shè)備在正常運行過程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定的限值;另一方面是指器具對所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度,即電磁敏感性。所謂電磁干擾是指任何能使設(shè)備或系統(tǒng)性能降級的電磁現(xiàn)象。而所謂電磁干擾是指因電磁干擾而引起的設(shè)備或系統(tǒng)的性能下降。

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測試暗室

EMC包括EMI(電磁干擾)及EMS(電磁耐受性)兩部份,所謂EMI電磁干擾,乃為機器本身在執(zhí)行應(yīng)有功能的過程中所產(chǎn)生不利于其它系統(tǒng)的電磁噪聲;而EMS乃指機器在執(zhí)行應(yīng)有功能的過程中不受周圍電磁環(huán)境影響的能力。

在電子產(chǎn)品的設(shè)計中,為獲得良好的EMC性能和成本比,對產(chǎn)品進行EMC設(shè)計是重要的;電子產(chǎn)品的EMC性能是設(shè)計賦予的。測試僅僅是將電子產(chǎn)品固有的EMC性能用某種定量的方法表征出來。對于EMC設(shè)計來講:

首先,應(yīng)在研發(fā)前期考慮EMC設(shè)計

如果產(chǎn)品設(shè)計前期不考慮EMC問題,僅寄希望于測試階段解決(表現(xiàn)為通過整改來解決設(shè)計成型產(chǎn)品的EMC問題,這樣大量的人力和物力都投入在后期的測試/驗證、整改階段)。那么,即使產(chǎn)品整改成功,大多情況下還是會由于整改涉及電路原理、PCB設(shè)計、結(jié)構(gòu)模具的變更,導(dǎo)致研發(fā)費用大大增加,周期大大延長。只有在前期產(chǎn)品設(shè)計過程中考慮與預(yù)測EMC問題,把EMC變成一種可控的設(shè)計技術(shù),并行和同步于產(chǎn)品功能設(shè)計的過程,才能一次性地把產(chǎn)品設(shè)計好。

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測試儀器設(shè)備

其次,應(yīng)該系統(tǒng)化的進行EMC設(shè)計

通過設(shè)計提高電子產(chǎn)品的EMC性能,絕對不是企業(yè)內(nèi)EMC專家一個人所賦予的,因為EMC絕對不可能脫離產(chǎn)品硬件、結(jié)構(gòu)等實物而存在。因此,要使設(shè)計的電子產(chǎn)品一次取得良好的EMC性能,就需要提高產(chǎn)品設(shè)計工程師的EMC經(jīng)驗與意識問題。如硬件工程師,除了原先必須掌握的電路設(shè)計知識外,還應(yīng)該掌握EMI和 EMS抗干擾設(shè)計的基本知識;PCB設(shè)計工程師需要掌握相應(yīng)的器件布局、層疊設(shè)計、高速布線方面的EMC設(shè)計知識;結(jié)構(gòu)工程師也需要了解產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的屏蔽等方面的設(shè)計知識。因為這些共同參與產(chǎn)品設(shè)計的工程師,要去實現(xiàn)FMC專家在產(chǎn)品設(shè)計過程中所提出的意見,就要理解、領(lǐng)會EMC專家所提出的建議的奧秘,并與各自領(lǐng)域的設(shè)計特點相結(jié)合,將所有EMC問題的萌芽消滅在產(chǎn)品設(shè)計階段。只有所有參與產(chǎn)品設(shè)計的開發(fā)人員共同提高EMC素質(zhì),才能設(shè)計出具有高性能 EMC的電子產(chǎn)品。

一般電子產(chǎn)品設(shè)計時不考慮EMC問題,就會導(dǎo)致EMC測試失敗,以致不能通過相關(guān)法規(guī)的認(rèn)證。下圖概述了EMC、EMI、ESD評審的要點。

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EMC、EMI、ESD評審的要點

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EMC、EMI、ESD評審的要點

隨著電氣電子技術(shù)的發(fā)展,家用電器產(chǎn)品日益普及和電子化,廣播電視、郵電通訊和計算機及其網(wǎng)絡(luò)的日益發(fā)達(dá),電磁環(huán)境日益復(fù)雜和惡化,使我們逐漸關(guān)注設(shè)備的工作環(huán)境,日益關(guān)注電磁環(huán)境對電子設(shè)備的影響,電氣電子產(chǎn)品的電磁干擾(EMI)和電磁兼容性(EMC)的問題越來越受到工程師和生產(chǎn)企業(yè)的重視。在ESD 防護中,大體可以分為兩大類。

傳導(dǎo)性ESD防護

對靜電電流在電路中防護主要使用一些保護器件,在敏感器件前端構(gòu)成保護電路,引導(dǎo)或耗散電流。此類保護器件有:陶瓷電容,壓敏電阻,TVS管等。

輻射性ESD防護

對于靜電產(chǎn)生的場對敏感電路產(chǎn)生影響,防護方法主要是盡量減少場的產(chǎn)生和能量,通過結(jié)構(gòu)的改善增加防護能力,對敏感線路實施保護。對場的保護通常比較困難, 在改良實踐中探索出了一種叫做等位體的方法。通過有效地架接,是殼體形成電位相同體,抑制放電。事實證明此種方式有效易于實施。

防護靜電的一般方法有許多,包括減少靜電的積累;使產(chǎn)品絕緣,防止靜電發(fā)生;對敏感線路提供支路分流靜電電流;對放電區(qū)域的電路進行屏蔽;減少環(huán)路面積以保護電路免受靜電放電產(chǎn)生的磁場的影響。有針對直接放電的,也有針對關(guān)聯(lián)場的耦合。

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