電磁兼容EMC設計及測試技巧

針對當前嚴峻的電磁環(huán)境，分析了電磁干擾的來(lái)源，通過(guò)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程的分解，融入電磁兼容設計，從原理圖設計、PCB設計、元器件選型、系統布線(xiàn)、系統接地等方面逐步分析，總結概括電磁兼容設計要點(diǎn)，最后，介紹了電磁兼容測試的相關(guān)內容。

當前，日益惡化的電磁環(huán)境，使我們逐漸關(guān)注設備的工作環(huán)境，日益關(guān)注電磁環(huán)境對電子設備的影響，從設計開(kāi)始，融入電磁兼容設計，使電子設備更可靠的工作。

電磁兼容設計主要包含浪涌（沖擊）抗擾度、振鈴波浪涌抗擾度、電快速瞬變脈沖群抗擾度、電壓暫降、短時(shí)中斷和電壓變化抗擾度、工頻電源諧波抗擾度、靜電抗擾度、射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度、工頻磁場(chǎng)抗擾度、脈沖磁場(chǎng)抗擾度、傳導騷擾、輻射騷擾、射頻場(chǎng)感應的傳導抗擾度等相關(guān)設計。

電磁干擾的主要形式

電磁干擾主要是通過(guò)傳導和輻射方式進(jìn)入系統，影響系統工作，其他的方式還有共阻抗耦合和感應耦合。

傳導：傳導耦合即通過(guò)導電媒質(zhì)將一個(gè)電網(wǎng)絡(luò )上的騷擾耦合到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò )上，屬頻率較低的部分（低于30MHz）。在我們的產(chǎn)品中傳導耦合的途徑通常包括電源線(xiàn)、信號線(xiàn)、互連線(xiàn)、接地導體等。

輻射：通過(guò)空間將一個(gè)電網(wǎng)絡(luò )上的騷擾耦合到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò )上，屬頻率較高的部分（高于30MHz）。輻射的途徑通過(guò)空間傳遞，在我們電路中引入和產(chǎn)生的輻射干擾主要是各種導線(xiàn)形成的天線(xiàn)效應。

共阻抗耦合：當兩個(gè)以上不同電路的電流流過(guò)公共阻抗時(shí)出現的相互干擾。在電源線(xiàn)和接地導體上傳導的騷擾電流，多以這種方式引入到敏感電路。

感應耦合：通過(guò)互感原理，將在一條回路里傳輸的電信號，感應到另一條回路對其造成干擾。分為電感應和磁感應兩種。

對這幾種途徑產(chǎn)生的干擾我們應采用的相應對策：傳導采取濾波（如我們設計中每個(gè)IC的片頭電容就是起濾波作用），輻射干擾采用減少天線(xiàn)效應（如信號貼近地線(xiàn)走）、屏蔽和接地等措施，就能夠大大提高產(chǎn)品的抵抗電磁干擾的能力，也可以有效的降低對外界的電磁干擾。

電磁兼容設計

對于一個(gè)新項目的研發(fā)設計過(guò)程，電磁兼容設計需要貫穿整個(gè)過(guò)程，在設計中考慮到電磁兼容方面的設計，才不致于返工，避免重復研發(fā)，可以縮短整個(gè)產(chǎn)品的上市時(shí)間，提高企業(yè)的效益。

一個(gè)項目從研發(fā)到投向市場(chǎng)需要經(jīng)過(guò)需求分析、項目立項、項目概要設計、項目詳細設計、樣品試制、功能測試、電磁兼容測試、項目投產(chǎn)、投向市場(chǎng)等幾個(gè)階段。

在需求分析階段，要進(jìn)行產(chǎn)品市場(chǎng)分析、現場(chǎng)調研，挖掘對項目有用信息，整合項目發(fā)展前景，詳細整理項目產(chǎn)品工作環(huán)境，實(shí)地考察安裝位置，是否對安裝有所限制空間，工作環(huán)境是否特殊，是否有腐蝕、潮濕、高溫等，周?chē)O備的工作情況，是否有惡劣的電磁環(huán)境，是否受限與其他設備，產(chǎn)品的研制成功能否大大提高生產(chǎn)效率，或者能否給人們的生活或工作環(huán)境帶來(lái)很大的方便，操作使用方式能否容易被人們所接受，這就要求項目產(chǎn)品要滿(mǎn)足現場(chǎng)功能需要、易于操作等，最后要整理詳細的需求分析報告，以供需求評審。

經(jīng)過(guò)企業(yè)內部相關(guān)負責人的評審之后，完善需求分析報告，然后是項目立項，項目立項需要組建項目組，把軟件、硬件、結構、測試等人員安排到項目組中，分配各自的職責。項目開(kāi)發(fā)的下一階段是項目概要設計，將項目分解成多個(gè)功能模塊，運用WBS分解結構對項目進(jìn)行功能分解細化，根據工作量安排時(shí)間，安排具體人員。整理項目概要設計報告，總體對項目進(jìn)行評估，確定使用電源類(lèi)型，電源分布情況，電源隔離濾波方式，系統接地方式，產(chǎn)品屏蔽，產(chǎn)品結構采用屏蔽設計，采用屏蔽機箱機殼，分析信號類(lèi)型，對雷電、靜電、群脈沖等干擾采取防護措施。

產(chǎn)品概要設計報告出來(lái)后要經(jīng)過(guò)相關(guān)人員評審，分析實(shí)現方式是否合理，實(shí)施方案是否可行，由評審人員給出評審報告，項目組結合評審報告對概要設計進(jìn)行修改后，進(jìn)入產(chǎn)品詳細設計階段，這階段的內容包括原理圖設計、PCB設計、PCB采購及焊接、軟件編寫(xiě)、功能調試等過(guò)程，原理圖設計應考慮到電磁兼容方面的影響，對板級電源增加濾波電容，對信號的接口部分增加濾波電路，根據信號類(lèi)型，選擇合適的濾波電路，若信號為低頻型號，應選擇低通濾波電路，計算合適的截至頻率，選擇對應的電阻、電容等。另對接口部分設計大電流泄放回路，設置防雷器件，做到第三級的防雷。

一、元器件選型

我們常用的電子器件主要包括有源器件和無(wú)源器件兩種類(lèi)型，有源器件主要指IC和模塊電路等器件，無(wú)源器件主要是指電阻、電容、電感等元件。下面分別對這兩種類(lèi)型元件的選型、在電磁兼容方面要考慮的問(wèn)題做一些介紹。

有源器件EMC選型

工作電壓寬的EMC特性好，工作電壓低的EMC特性好，在設計允許的范圍內延時(shí)大（通常所說(shuō)的速度慢）特性好一些，靜態(tài)電流小、功耗小的比大的特性好，貼片封裝的器件的EMC性能好于插裝器件。

無(wú)源器件選型

無(wú)源器件在我們的應用中通常包括電阻、電容、電感等，對于無(wú)源器件的選型我們要注意這些元件的頻率特性和分布參數。

無(wú)源器件在某些頻率下，會(huì )表現出不同特性，一些電阻在高頻時(shí)擁有電感的特性，如線(xiàn)繞電阻，電解電容的低頻特性好，高頻特性差，而薄膜電容和瓷片電容高頻特性較好，但通常容量較小?？紤]溫度對元器件的影響，根據設計原理，選用各種溫度特性的器件。

二、印制板設計

印制板設計時(shí)，要考慮到干擾對系統的影響，將電路的模擬部分和數字部分的電路嚴格分開(kāi)，對核心電路重點(diǎn)防護，將系統地線(xiàn)環(huán)繞，并布線(xiàn)盡可能粗，電源增加濾波電路，采用DC-DC隔離，信號采用光電隔離，設計隔離電源，分析容易產(chǎn)生干擾的部分（如時(shí)鐘電路、通訊電路等）和容易被干擾的部分（如模擬采樣電路等），對這兩種類(lèi)型的電路分別采取措施。對于干擾元件采取抑制措施，對敏感元件采取隔離和保護措施，并且將它們在空間和電氣上拉開(kāi)距離。在板級設計時(shí)，還要注意元器件放置要遠離印制板邊沿，這對防護空氣放電是有利的。