电磁兼容的设计方法介绍
电磁兼容设计方案

电磁兼容设计方案1. 引言在现代电子设备的设计中,电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)是一个十分重要的考虑因素。
由于电子设备在工作时会产生电磁辐射并对周围环境中的其他设备和系统产生干扰,如果没有进行充分的电磁兼容性设计,不仅会降低设备的性能和可靠性,还可能导致其他设备或系统的故障。
因此,本文将介绍电磁兼容设计的基本原理和几种常见的设计方案。
2. 电磁兼容性的基本原理电磁兼容性是指在特定工作环境下,电子设备不会产生不受控制的电磁干扰,并且不会受到其他电子设备的干扰。
在电磁兼容性设计中,主要涉及电磁辐射和电磁感应两个方面。
电磁辐射是指电子设备在工作时会通过电磁波的形式向周围空间传播电磁能量。
为了降低电磁辐射对其他设备和系统的干扰,需要采取一定的屏蔽措施,如使用金属外壳、引入地线和屏蔽罩等。
电磁感应是指电子设备会受到周围电磁环境中其他设备和系统的电磁干扰。
为了提高设备的抗干扰能力,需要进行周围环境的电磁干扰分析,并在设计过程中采取相应的抗干扰措施,如增加滤波器、降噪电路、使用扼流圈等。
3. 电磁兼容设计方案3.1 PCB设计在PCB设计中,采取合理的布局和层叠设计可以有效降低电磁辐射和电磁感应。
以下是一些常见的 PCB 设计方案:•分析和规划信号、电源和地线的布局,尽量避免布线交叉和平行走向,减小信号的环形电流。
•使用分层布局,将功率地线和信号地线分开,并通过合理布置等长的连接来减小回路面积。
•添加地线填充,增加整体的屏蔽效果。
•选择合适的线宽和距离,减小电磁辐射的强度。
•使用电磁兼容性强的材料来制作 PCB 板,如使用低介电常数的材料来减小信号传输时的串扰。
3.2 屏蔽措施在电子设备的设计中,屏蔽是一种常见的电磁兼容性设计方案,用来抑制电磁辐射和电磁感应。
以下是一些常见的屏蔽措施:•使用金属外壳或屏蔽罩来封装电子设备,减小电磁辐射的泄漏。
•在 PCB 和连接线上添加屏蔽层或屏蔽材料,阻挡电磁波的传播。
电子电路中的电磁兼容性设计方法

电子电路中的电磁兼容性设计方法电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)是指在电子系统中,各种设备和系统之间能够以相对自由的方式进行无干扰、互不干扰的工作状态。
电子电路中的EMC设计方法对于确保电子设备的正常运行和稳定性至关重要。
本文将介绍几种常用的电磁兼容性设计方法。
一、屏蔽设计法屏蔽设计是一种常见的解决电磁干扰问题的方法。
通过在电子设备的关键部位添加屏蔽罩,可以有效地阻挡外界干扰电磁波的进入,同时防止设备自身的电磁辐射对周围环境造成影响。
屏蔽罩通常由导电材料制成,如金属板材、金属网等,具有良好的导电性和屏蔽性能。
在设计时需要考虑到屏蔽罩的结构尺寸、材料选择、接地方式等因素,以达到最佳的屏蔽效果。
二、滤波器设计法滤波器设计是另一种常见的EMC设计方法。
滤波器可以将电路中的高频噪声滤掉,从而减少电磁辐射和接收到的外界干扰。
常见的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
根据设计需求和电路特性选取合适的滤波器类型,并在电路中合理布置,可以显著提高电磁兼容性。
三、接地设计法接地设计是EMC中非常重要的一环。
良好的接地设计可以有效地消除地回路的干扰,保证设备的稳定运行。
在设计中,应根据电路的特性和工作环境选择适当的接地方式,如单点接地、分级接地等。
此外,还需要合理布置接地线路,避免接地回路过长或出现共模干扰等问题。
四、降噪设计法在电子电路设计中,降噪设计是提高EMC能力的重要手段。
通过合理布置电源线路、减小信号线的长度、增加滤波电容等方式,可以有效地降低电路中的噪声水平,提高系统的抗干扰能力,从而提高电磁兼容性。
五、辐射和传导阻抗匹配设计法辐射和传导阻抗匹配是保证信号传输正确无误的重要环节。
在电子电路设计中,应根据传输线路的特性和工作频率选择合适的传输介质和线路结构,以减小阻抗不匹配带来的辐射和传导干扰。
此外,还应合理布局电路和线路,减少电磁辐射和传导噪声。
电磁兼容设计方案

电磁兼容设计方案引言电磁兼容(EMC)是指电子设备在相互之间以及与外界电磁环境之间能够相互协调,互不干扰的能力。
在现代电子产品广泛应用的背景下,电磁兼容设计成为保障设备正常工作的重要环节。
本文将介绍电磁兼容设计的基本原理和常用的设计方案。
电磁兼容设计的原理电磁兼容设计的基本原理是通过控制电磁辐射和抗干扰能力,降低设备之间的相互干扰,保证设备正常工作。
电磁兼容设计的主要工作包括以下几个方面:电磁辐射控制电磁辐射是指电子设备在工作过程中释放的电磁波。
为了控制电磁辐射,可以采取以下措施:•优化电路布局:合理规划线路和电源的布局,减少电磁辐射。
•使用屏蔽材料:在电路板或组件周围添加屏蔽材料,以阻挡电磁波的传播。
•减少高频干扰:通过电缆、滤波器等方式减少高频干扰信号的传输。
抗干扰能力提升除了控制电磁辐射外,提升设备的抗干扰能力也是电磁兼容设计的重要内容。
以下是常用的提升抗干扰能力的措施:•优化电源设计:采用稳定的电源供电,以减少外部电源的干扰。
•使用滤波器:在输入和输出端口处加装滤波器,以抑制干扰信号。
•采用屏蔽措施:使用屏蔽线缆、屏蔽罩等措施,以减少外界干扰信号的影响。
常用的电磁兼容设计方案根据不同的应用场景和需求,可以采取不同的电磁兼容设计方案。
以下是常用的几种方案:PCB设计方案PCB设计是电磁兼容设计中的关键环节。
以下是一些常用的PCB设计方案:•地面设计:合理规划地面,减少电磁辐射。
•路径优化:通过合理规划信号线和电源线的路径,减少互相之间的干扰。
•分区设计:将不同功能的电路分区,减少相互之间的干扰。
外壳设计方案外壳设计是抑制电磁泄漏和接收外部干扰的重要手段。
以下是一些常用的外壳设计方案:•金属外壳:采用金属外壳能够有效屏蔽电磁辐射和外部干扰。
•导电涂层:在塑料外壳上添加导电涂层,提高屏蔽效果。
地线设计方案良好的地线设计能够减少电磁辐射和提升抗干扰能力。
以下是一些常用的地线设计方案:•单点接地:将所有地线连接到一个点上,减少地线之间的互相干扰。
电磁兼容解决方案

电磁兼容解决方案电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)是指各种电子设备在相互连接和共存的情况下,能够在无干扰和无辐射的条件下正常工作的能力。
在现代社会中,电子设备的广泛应用使得电磁兼容问题日益突出。
为了解决这一问题,人们提出了各种电磁兼容解决方案。
本文将从五个方面详细介绍这些解决方案。
一、电磁屏蔽技术1.1 金属屏蔽:利用金属材料对电磁波进行屏蔽,如使用金属外壳、金属屏蔽罩等。
1.2 电磁屏蔽涂料:在电子设备表面涂覆电磁屏蔽涂料,以提高设备的屏蔽性能。
1.3 电磁隔离设计:通过合理的电路布局和屏蔽结构设计,减少电磁辐射和电磁感应。
二、电磁干扰抑制技术2.1 滤波器设计:在电子设备的电源线路、信号线路等关键位置添加滤波器,以阻止电磁干扰信号的传播。
2.2 接地设计:合理的接地设计能够有效地抑制电磁干扰,如采用单点接地、分层接地等方法。
2.3 电磁屏蔽设计:在电子设备内部采用屏蔽隔离措施,减少电磁干扰的传播。
三、电磁辐射控制技术3.1 电磁辐射测试:通过对电子设备进行电磁辐射测试,了解辐射源和辐射路径,从而采取相应的控制措施。
3.2 电磁辐射限制:根据不同的电子设备,制定相应的辐射限制标准,确保设备的辐射水平在合理范围内。
3.3 电磁辐射抑制:采用电磁屏蔽、滤波器等措施,减少电磁辐射的产生和传播。
四、电磁感应抑制技术4.1 电磁感应测试:通过对电子设备进行电磁感应测试,了解感应源和感应路径,从而采取相应的控制措施。
4.2 电磁感应限制:根据不同的电子设备,制定相应的感应限制标准,确保设备的感应水平在合理范围内。
4.3 电磁感应抑制:采用电磁屏蔽、隔离设计等措施,减少电磁感应的产生和传播。
五、电磁兼容测试技术5.1 电磁兼容测试方法:制定合理的测试方法,对电子设备进行电磁兼容测试,评估设备的兼容性能。
5.2 电磁兼容测试标准:根据不同的应用领域和设备类型,制定相应的兼容性测试标准,确保设备的兼容性能达到要求。
第六章 电磁兼容性设计

设备电磁兼容设计流程
①方框1、2提供原始数据,即电磁环境电平和系统效能的定 量规定。方框5、6和10确定敏感度门限和耦合电平、预测 电磁易损性。
②方框ll确定防护要求,对于防护要求低于30dB的设备,一 般不需要附加防护措施,设计将被提交批准,如果防护要 求在30~70dB之间,则需附加防护措施,如果预测表明 将出现电磁易损性,或防护要求超过70dB,则应进行复 审或重新设计,可以要求修改对预期环境的规定,或对系 统效能重新进行说明。
6.1 电磁兼容性设计的一般概念
6.1.2 电磁兼容性设计方法 费效比 措施 结构 屏蔽 滤波
开发进程
概念 设计 产品 市场
电磁兼容设计基本方法是指标分配和 功能分块设计, 首先根据标准把整 体电磁兼容指标逐级分配到各功能 块上,细化成系统级、设备级、电 路级和元件级的指标。然后,按照 要实现的功能和电磁兼容指标进行 电磁兼容设计,如按要实现的功能, 按骚扰源类型,按骚扰传播的渠道 以及按敏感设备的特性等
(2)电磁兼容设计的主要参数
①敏感度门限和干扰允许值
敏感度门限指敏感设备对干扰所呈现最小的 不希望有的响应电平。是确定干扰允许值 的基本出发点。干扰允许值必须小于能在 敏感设备中引起错误响应的电平值,应考 虑设备或系统工作受干扰时,在最敏感的 频率和最危险的状态下所允许的干扰电平, 在统计性设计时,应考虑设备或系统干扰 电平的概率。
(1)电磁兼容设计的具体内容
④设备及电路的电磁兼容设计
是系统电磁兼容设计的基础,是最基本的电 磁兼容性设计,其内容包括控制发射、控 制灵敏度、控制耦合以及接线、布线与电 缆网的设计、滤波、屏蔽、接地与搭接的 设计等。在设计中,可针对设备、分系统 及系统中可能会出现的电磁兼容问题,灵 活地运用这些技术,并要同时采取多种技 术措施
电路板级的电磁兼容设计

电路板级的电磁兼容设计电磁兼容是现代电子设备设计中重要的一环,在电路板级的设计中尤为关键。
以下是几个重要的设计原则和方法,可用于电路板级的电磁兼容设计。
1.地线设计:地线是电路板设计中一个重要的组成部分,它扮演着连接和分配各种信号和电源的角色。
一个良好的地线设计可以有效地减小电磁辐射和电磁敏感性。
在地线设计中,应注意以下几个方面:-地位连接:确保地线连接短、粗、宽以及直接。
-地位平面:使用连续和全面的地位平面,降低环路电流的流动。
-地位隔离:将模拟和数字地位隔离开,以防止互相干扰。
-地位分割:将地位分成不同的区域,以隔离敏感的模拟信号和噪声源。
2.信号层规划:在多层电路板设计中,信号层的布局和规划对于电磁兼容性也至关重要。
以下是几个信号层规划的原则:-信号区域:将信号分组到不同的区域,确保相互之间的干扰最小。
-电源与地位:为每个器件提供干净的电源和地位,以降低电磁噪声的产生。
-信号路径:设计短而直接的信号路径,减小环路电流和辐射电磁场。
-高频信号:使用特殊板层来隔离高频信号,以阻止其在其他层之间传播。
3.输入输出接口的电磁屏蔽:输入输出接口通常是电子设备与外部环境连接的部分,容易受到外部电磁干扰的影响。
为了保护输入输出接口免受干扰,可采用以下方法:-电源滤波器:在输入电源线路上安装滤波器,以阻止电磁噪声进入设备。
-磁隔离:使用磁隔离器分离输入输出接口和电路板,阻止磁耦合干扰。
-屏蔽罩:采用金属屏蔽罩覆盖输入输出接口和相关电路,以隔离干扰源。
4.地线回流路径的设计:地线回流路径通常是电磁兼容性问题的焦点。
良好的地线回流路径设计可以最大限度地减小环路电流和电磁辐射。
以下是几个关键的设计原则:-低阻抗路径:确定良好的地线回流路径,以最小化环路电流。
-地位平面:使用连续的地位平面成为地线回流路径的一部分。
-层间连接:确保信号和地位通过好的层间连接,减小环路电流。
5.模拟与数字信号隔离:模拟信号和数字信号相互干扰是电磁兼容设计中的一个常见问题。
电机电磁兼容性设计原理

电机电磁兼容性设计原理电机电磁兼容性(EMC)设计是一种确保电机正确运行并避免对周围电子设备造成干扰的重要原理。
在设计电机系统时,我们需要考虑各种因素,以确保整个系统在电磁环境中的稳定工作。
本文将介绍电机电磁兼容性设计的原理以及一些常用的方法。
一、电机电磁干扰源分析在进行电机电磁兼容性设计之前,首先需要对电机系统的电磁干扰源进行分析。
电机系统中可能存在着各种电磁干扰源,比如电机本身的辐射、电磁波等。
通过对这些干扰源的分析,我们可以有针对性地采取措施来减少电磁干扰。
二、设计电机系统的地线地线是电机系统中非常重要的一个组成部分,它可以有效地减少电磁干扰。
在设计电机系统时,应当合理规划地线的布局,确保每个部分都有良好的接地。
同时,地线的长度也要控制在合适的范围内,以减小电磁回路的面积。
三、滤波器的应用滤波器是电机系统中常用的一种降噪装置,能够滤除电磁波等干扰信号,提高系统的稳定性。
在设计电机系统时,应当考虑在适当的位置设置滤波器,以减少电磁干扰的影响。
四、合理设计电机系统的线路线路的设计直接影响着电机系统的电磁兼容性。
在设计电机系统的线路时,应当尽量减少回路的面积,避免形成大面积的回路,从而减小电磁干扰的可能性。
同时,线路的设计也应当合理布局,避免出现干扰信号的交叉。
五、屏蔽的使用在一些特殊情况下,可以考虑使用屏蔽来减少电磁干扰。
屏蔽可以有效地隔绝电磁波等干扰信号,提高系统的电磁兼容性。
在设计电机系统时,可以考虑在敏感部位设置屏蔽,减少干扰信号的影响。
六、定期测试和检查为了确保电机系统的电磁兼容性设计符合要求,应当定期进行测试和检查。
通过测试可以检测系统中存在的电磁干扰,并及时采取相应的措施。
定期检查也可以确保系统的稳定性和可靠性。
综上所述,电机电磁兼容性设计是电机系统设计中非常重要的一个环节。
通过合理设计电机系统的地线、使用滤波器、合理设计线路等方法,可以有效地提高系统的电磁兼容性,确保系统在电磁环境中正确运行。
电磁兼容的技巧和方法

电磁兼容的技巧和方法电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)是指不同电子设备之间或者同一电子设备中各个电磁部件之间互不干扰的能力。
在今天的电子设备密集且高度互联的环境中,电磁兼容的重要性愈发凸显。
为了确保各种设备能够良好地工作并相互配合,人们需要采取一些技巧和方法来提高电磁兼容性。
以下是一些常见的电磁兼容的技巧和方法:1. 设备设计方面- 合理的电磁屏蔽设计:在电子设备设计过程中,应考虑采取合理的电磁屏蔽措施,如金属外壳、屏蔽罩等,以降低电磁辐射和抗电磁干扰的能力。
- 可控的接地设计:合理的接地设计可以提高电磁兼容性。
例如,应将设备的数字地、模拟地和功率地分离,减少接地回路的磁耦合。
- 合理的布线设计:电子设备内部的布线应考虑电磁兼容性,减少传导和辐射干扰。
例如,尽量减少回路的交叉和环结构,降低电磁辐射。
- 合适的滤波器:适当使用滤波器可以降低电源线和信号线上的噪声。
如电源线上的电磁滤波器和信号线上的滤波电容等。
2. 电磁测试方面- 辐射测试:辐射测试可以通过测量设备发出的电磁辐射强度来评估电磁兼容性。
常见的测试方法包括室内测量、室外测量、半吋/全吋天线测量等。
- 传导测试:传导测试可以通过测量设备对外界电磁干扰的抵抗能力来评估电磁兼容性。
常见的测试方法包括辐射干扰电压测试、电源线耦合测试、传导耦合测试等。
3. 电磁兼容性解决方案- 使用屏蔽材料:在电子设备设计中采用屏蔽罩、金属箱体等屏蔽材料可以有效阻隔电磁辐射和抗电磁干扰。
- 使用滤波器:合适地使用电源滤波器可以降低电源线上的噪声,提高设备的电磁兼容性。
- 合适的接地:合理的接地可以减少接地回路的耦合,降低电磁干扰的影响。
- 电磁兼容性测试:定期进行电磁兼容性测试可以及时发现问题并采取相应措施,确保设备的良好工作。
4. 法规标准方面- 合规标准遵循:电子设备的设计和生产应符合国家和地区的相关法规标准,并通过相应的合规测试来证明设备的电磁兼容性。
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电磁兼容的设计方法介绍(1—2)一﹑前言关于电磁兼容的要求﹐目前世界上大多的先进国家﹐都已经有管制的法规并有相关的符合要求的单位﹐若产品无法符合要求规定﹐往往无法销售到该地区的市场﹐因此多数的电子产品﹐在销售前都必须经过电磁兼容的测试﹐若无法通过则需要经过适当的修改﹐来符合相关的规定。
本文主要是说明﹐在电子产品设计的阶段﹐如何考虑避免电磁干扰的产生﹐和增加产品耐干扰的程度﹐从许多的经验得知﹐若能在设计开始的阶段﹐就能适当的做好电磁兼容的防制﹐往往可以节省事后大量的修改时间和金钱的﹐尤其在现代产品汰换期非常短﹐若不能快速的通过EMC的测试﹐很容易影响到市场上的高机。
目前市面上介绍EMI&EMC相关的书籍﹐也算是林林总总﹐但是在实务运用上﹐总是会感觉有一段的差距﹐许多的读者虽然将一些经典的书籍读的很彻底﹐但是一面临实际产品无法符合EMI要求﹐或开始作产品设计时﹐都会有一种不知从何下手的感觉。
太多的重点反而没有重点﹐太多的理论反而没有理论¬,所谓执简御繁﹐¬知其要者﹐一言以终﹐不知其要﹐流散无穷¬,为使读者能有一清楚的认识﹐与实务上的充分掌握﹐笔者参考 Isidor 于1992年在Compliance Engineering 杂志所发个的Designing for Compliance文章﹐以讲义的方式作一详细的解说与应用的原则﹐期使读者能真正深入的了解一些EMI的设计原理与方法。
该文虽然距今已有八年多的历史了﹐在这八年的期间﹐个人计算机从286的时代已经进步到现在迈入GHz的时代﹐进步可以说非常的神速﹐但是我们回过头来看﹐一些处理电磁兼容的基本原则与方法还是没有变的。
能够掌握住这些基本的原则与方向﹐往往才是处理电子产品噪声干扰的最有效的啊具﹐至于一些片段式的重点整理或括要﹐有时反而会使得啊程人员在设计时﹐有不知所从的感觉﹐这也是本文要在一些简单的原则上﹐作较深入的探讨与分析的。
二﹑电磁辐射的说明电磁波的辐射﹐是产品在做数字运算处理时一定会产生的﹐通常来讲都是无法避免的﹐因为从谐波的角度来看﹐如果主波是20MHz﹐一定会有相关的谐波出来﹐我们如何去控制不要的信号(unwanted signals),一般主要有两个方法﹐这两个方法也是我们目前最常用的。
第一个方法就是包覆抑制(containment),这个方法就像是用一个罐头包装﹐也就是用屏蔽(shielding)的方式把它包装起来﹐第二个方法就是电路板的设计﹐目前我们时常就是从这两个观念上去着手。
利用包覆抑制的对策技巧﹐其好处就是不会影响到产品的功能(Function)﹐因为你把它包起来﹐根本不会动到电路板上的一些啊作的组件和信号﹐但是其缺点就是制造成本(cost)比较高﹐而且可靠度可能比较会有问题﹐因为可能会因为每次碰撞一下﹐而影响到其接触的效果﹐例如一般最常见的笔记型计算机(notebook PC)可能会因为摔一下或重物压过﹐噪声就会有很大的变化﹐可能由可以符合到无法符合。
而电路板设计(PCB Design-in)的好处﹐由于是在电路板Layout时就预先把间题考虑进去﹐因此其对策的可靠度比较高﹐而费用则因为是事先的设计﹐所以往往没有额外的费用产生﹐当然在功能(Function)上有时比较可能会受到影响﹐因为在抑制噪声时﹐很可能同时降低产品的震荡特性。
在实际测试对策时﹐我们这两个的方法都会考虑进去﹐一般在刚开始修改时一定会先考虑用包覆抑制的方法﹐然后才考虑电路板上的干扰抑制修改﹐因为电路板通常已经固定了﹐要再修改往往比较困难﹐所以我们会从外壳上先处理﹐也就是从屏蔽(Shielding)和接地(Grounding)的观点来考量﹐看它的接触与外壳或机座够不够好﹐这个处理完我们才继续处理电路板的修改﹐也就是说如果用屏蔽和接地的方法改不下来﹐我们才开始处理电路板的修改。
一般在市面上大多数电磁干扰的书籍﹐都会比较喜欢介绍这个电路板设计的理论﹐其实理虽然很重要﹐不过在实际产品修改上﹐包覆抑制反而是最快的﹑最有效的﹐因为良好的屏蔽只要处理适当就能降低噪声10dB以上﹐可以说效果最快﹐但是电路板的处理变量则比较大﹐也就是说﹐就算Re-layout 也无法保证马上好﹐可能要先花个五万元洗板子﹐然后再焊上组件﹐万一不好怎幺办﹖所以在对策处理的观念上﹐一定要先把包覆抑制的技巧作的很熟﹐这个如果还没有熟练﹐就先不要去处理电路板的修改﹐因为整个修改的步骤﹐必须是按步就班的处理﹐当然在本篇的文章中会先介绍电路板处理的这个观念﹐这样可以做为基本的基楚﹐可以帮助读者知道一些原理﹐知道一些问题的原因﹐但是在实际对策上则是用屏蔽和接地的处理比较多。
所谓¬空穴不来风¬﹐通常要记住这个观念﹐会有发射(emission)的产生﹐那一定会有来源(source),基本上我们应该叫做天线(Antenna),一定要有天线才会有发射﹐这就是¬空穴不来风¬﹐所以本文中将会说明的是﹐有那些辐射来源的存在﹐这样我们知道这些来源以后﹐就能够去控制它﹐而不是消灭它﹐因为噪声没办法消灭﹐整个能量是不灭的﹐电磁干扰的抑制主要是经由良好的控制方法﹐不使噪声能量辐射到空中或传导到电源线上。
三﹑造成EMI基本的原因造成EMI噪声辐射大部分的原因﹐一般来说就是共模(Common Mode),这就是大家常听到的共模的辐射﹐由于高频电流的来回瞬时变化﹐而有磁生电﹐电生磁的现象﹐所以有了交流电的特性﹐电场为什幺会跑向前跑﹐这是因为磁场变化以后﹐会产生一个电场﹐电场随着时间变化以后又会产生磁场﹐这样交互交替﹐就会造成一个会跑的电磁场。
所以说磁生电﹐像是发电机就是用磁铁转动生电﹐电生磁﹐电磁铁也是一样﹐它的电流只要是瞬时(transient)来回变化就会造成这样的情形。
这些所产生的噪声会造成有意义潜在的射频(RF)干扰﹐大部分会在电源供应器(Power Supply)的电路板上的走线(trace)﹐因为走线上有电感﹐由于电感的效应﹐使得导线直的电感会有射频电位的发生。
为什幺电源供应器这幺重要呢﹖因为对所有的周边来讲﹐以PC而言﹐电源供应器有5V和12V的电压供给所有的组件使用﹐所以系统里各各组件上的噪声﹐如果以电源供应器的角度来看﹐所有的噪声都会回流来这边﹐每一个都会经过电源线回来﹐这就是共模(Common Mode).什幺是共模呢﹖各各不同的噪声都走同一个方向﹐所以噪声全部都会回流到电源供应器上﹐也就是所有主板(Mainboard)上的噪声都会回流﹐所以电源供应器变成一个噪声的集散区﹐这就像是一个菜市场﹐菜市场也就是一个共模﹐水果﹑蔬菜最后都集中到菜市场来卖﹐电源供应器也就是一个菜市场﹐对所有的设备来讲﹐它就是一个噪声集散地﹐因此就有了共模的产生。
因为所有的噪声最后都会流到电源供应器上﹐供应各个组件的电源噪声会沿着电压(Vcc)跟接地(Ground)回到电源供应器﹐这个噪声我们就叫共模噪声﹐因为从电源供应的角度来看都是同方向。
关于一般数字产品的辐射机制﹐为使读者能更清楚的了解﹐以图标来说明如下一般数字产品的简单的结构﹐如图一中的说明﹐产品的主机透过周边电缆线连接到周边上﹐如果把其转成一个等效电路来看﹐在电路部分就相当于一个来源(source),而I/O Cable就相当于一个天线。
图二即为将期转为等效电路的图来看﹐从图中可以看出﹐来源(source)可以分成两种的来源﹐一个就是所谓的共模电压(Vcm),另一个就是异模电压(V d/2),一般而言﹐异模的电压大多是产品电路设计时所使用的信号电压﹐而共模的电压﹐则大多是信号高频的谐波噪声﹐详细说明如下异模信号(Differential Signals)其特色为(1)传送所要的信息(2)不会造成干扰﹐由于异模电流所产生的场强彼此方向相反且相互抵销。
共模信号(Common Signals)其特色为(1)是电缆辐射的主要来源。
(2)没有特别可用的目的。
(3)使得电缆成为一个单极的天线。
解决EMI的问题﹐第一个要处理哪边﹖通常首先我们要解决EMI的目标﹐是电源供应器上的共模噪声﹐因为所有噪声都会流到电源供应器上﹐也就是说我们在修改产品噪声的第一件事﹐要看电源供应器的噪声是否很高﹐因为很多人修改噪声的步骤很容易疏忽这边﹐因为他们一看到噪声很高﹐他会分析产品中的Clock是12MHz或24MHz﹐然后开始改它﹐这往往会浪费了很多的时间﹐而且有时也影响了产品的特性功能。
很多噪声只要把电源供应器的接地(Ground)处理好﹐这些噪声都会不见﹐这看起来似乎很神奇﹐有时可能无法相信它就是这样简单﹐所以一开始不要以为这个12MHz ﹐24MHz或48MHz的谐波噪声是从震荡器出来﹐这个想法就EMI来说有时是错的﹐而要先处理电源供应器的共模噪声﹐这个方向要先掌握。
在后继的文中会讨论到怎幺处理的原则﹐就是说实际怎幺对策﹐当然要先有一个观念﹐观念不能错﹐观念一错就很容易找不到问题﹐而愈修改愈不容易无将噪声抑制下来。
四﹑产生辐射的条件要让辐射很有效率的产生在某一个频率﹐其条件是什幺﹖条件是必须要有一个天线﹐而这天线的长度为何﹖以100MHz的频率来看﹐能够满足100MHz的适当长度是在λ /2是 1.5m,也就是说﹐假设产品噪声辐射主要都在100MHz﹐可能你的产品天线长度是1.5m﹐或是λ/4就是0.75m﹐这代个产品内﹐可能有这个天线存在﹐才会造成100MHz的辐射。
假设你发现产品噪声是在100MHz的频率最高﹐结果我们发现有一条连接线正好是0.75m﹐如果我们换一条比较长的线1m﹐这噪声会变怎样呢﹖此时原来最高噪声频率会降低﹐但是其它旁边的频率噪声反而会升高﹐这就是在实务测试上常常讲跷跷板﹐整个的能量是不会变的﹐但是它反应出来的对应频率﹐会随天线长度不一样而改变﹐这点是EMI最重要的观念﹐也就是修改EMI一定要了解这个原理。
这也是为什幺有时我们会发现在对策时﹐用不同的电容舅100p, 200p, 50p 也会有这个跷跷板效应﹐因为电容改变的就是天线的长度﹐加个电容本来天线是100公分﹐如果这边用100p, 300p则天线的等效长度就会不一样﹐有时换不同的电容﹐有的频率噪声变低﹐但是有的频率噪声反而升高﹐为什幺换电容会有跷跷板的效应呢﹖它的原理就是这边﹐因为它是改变整条线的长度﹐也就是电气上的等效长度。
从电气的等效长度来看﹐我们加电感以及加陶铁环(Core)为什幺有效﹖陶铁环的作用是个电感,L和C在线上都会改变它的等效长度﹐加陶铁环为什幺能把噪声抑制下来﹐也就是说它的天线变短了﹐我们等于在线上加一个电感﹐它真正作用就是在这边﹐使得整个天线变短了。
所以如果不要加电容﹐也不要加电感﹐那要如何处理呢﹖如果把它缩成50公分﹐噪声可能很快就降下来﹐不用任何对策﹐只要把线改短50公分﹐如果在产品设计上能接受的话﹐这就是一个最好的方法﹐当然有时线太短不能符合产品功能的要求﹐或是组装上有困难﹐这时就要另外用别的方法来处理﹐例如用良好的屏蔽线取代。