當(dāng)前,日益惡化的電磁環(huán)境,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(duì)電子設(shè)備的影響,從設(shè)計(jì)開(kāi)始,融入電磁兼容設(shè)計(jì),使電子設(shè)備更可靠的工作。
電磁兼容設(shè)計(jì)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(dǎo)騷擾、輻射騷擾、射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)抗擾度等相關(guān)設(shè)計(jì)。
電磁干擾的主要形式
電磁干擾主要是通過(guò)傳導(dǎo)和輻射方式進(jìn)入系統(tǒng),影響系統(tǒng)工作,其他的方式還有共阻抗耦合和感應(yīng)耦合。
傳導(dǎo):傳導(dǎo)耦合即通過(guò)導(dǎo)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(dǎo)耦合的途徑通常包括電源線、信號(hào)線、互連線、接地導(dǎo)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(dǎo)線形成的天線效應(yīng)。
共阻抗耦合:當(dāng)兩個(gè)以上不同電路的電流流過(guò)公共阻抗時(shí)出現(xiàn)的相互干擾。在電源線和接地導(dǎo)體上傳導(dǎo)的騷擾電流,多以這種方式引入到敏感電路。
感應(yīng)耦合:通過(guò)互感原理,將在一條回路里傳輸?shù)碾娦盘?hào),感應(yīng)到另一條回路對(duì)其造成干擾。分為電感應(yīng)和磁感應(yīng)兩種。
對(duì)這幾種途徑產(chǎn)生的干擾我們應(yīng)采用的相應(yīng)對(duì)策:傳導(dǎo)采取濾波(如我們?cè)O(shè)計(jì)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效應(yīng)(如信號(hào)貼近地線走)、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(duì)外界的電磁干擾。
電磁兼容設(shè)計(jì)
對(duì)于一個(gè)新項(xiàng)目的研發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程,電磁兼容設(shè)計(jì)需要貫穿整個(gè)過(guò)程,在設(shè)計(jì)中考慮到電磁兼容方面的設(shè)計(jì),才不致于返工,避免重復(fù)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(xiàng)目從研發(fā)到投向市場(chǎng)需要經(jīng)過(guò)需求分析、項(xiàng)目立項(xiàng)、項(xiàng)目概要設(shè)計(jì)、項(xiàng)目詳細(xì)設(shè)計(jì)、樣品試制、功能測(cè)試、電磁兼容測(cè)試、項(xiàng)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(xiàn)場(chǎng)調(diào)研,挖掘?qū)?xiàng)目有用信息,整合項(xiàng)目發(fā)展前景,詳細(xì)整理項(xiàng)目產(chǎn)品工作環(huán)境,實(shí)地考察安裝位置,是否對(duì)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(shè)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(shè)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(xiàng)目產(chǎn)品要滿足現(xiàn)場(chǎng)功能需要、易于操作等,最后要整理詳細(xì)的需求分析報(bào)告,以供需求評(píng)審。
經(jīng)過(guò)企業(yè)內(nèi)部相關(guān)負(fù)責(zé)人的評(píng)審之后,完善需求分析報(bào)告,然后是項(xiàng)目立項(xiàng),項(xiàng)目立項(xiàng)需要組建項(xiàng)目組,把軟件、硬件、結(jié)構(gòu)、測(cè)試等人員安排到項(xiàng)目組中,分配各自的職責(zé)。項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的下一階段是項(xiàng)目概要設(shè)計(jì),將項(xiàng)目分解成多個(gè)功能模塊,運(yùn)用WBS分解結(jié)構(gòu)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行功能分解細(xì)化,根據(jù)工作量安排時(shí)間,安排具體人員。整理項(xiàng)目概要設(shè)計(jì)報(bào)告,總體對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)估,確定使用電源類型,電源分布情況,電源隔離濾波方式,系統(tǒng)接地方式,產(chǎn)品屏蔽,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)采用屏蔽設(shè)計(jì),采用屏蔽機(jī)箱機(jī)殼,分析信號(hào)類型,對(duì)雷電、靜電、群脈沖等干擾采取防護(hù)措施。
產(chǎn)品概要設(shè)計(jì)報(bào)告出來(lái)后要經(jīng)過(guò)相關(guān)人員評(píng)審,分析實(shí)現(xiàn)方式是否合理,實(shí)施方案是否可行,由評(píng)審人員給出評(píng)審報(bào)告,項(xiàng)目組結(jié)合評(píng)審報(bào)告對(duì)概要設(shè)計(jì)進(jìn)行修改后,進(jìn)入產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)階段,這階段的內(nèi)容包括原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、PCB采購(gòu)及焊接、軟件編寫(xiě)、功能調(diào)試等過(guò)程,原理圖設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到電磁兼容方面的影響,對(duì)板級(jí)電源增加濾波電容,對(duì)信號(hào)的接口部分增加濾波電路,根據(jù)信號(hào)類型,選擇合適的濾波電路,若信號(hào)為低頻型號(hào),應(yīng)選擇低通濾波電路,計(jì)算合適的截至頻率,選擇對(duì)應(yīng)的電阻、電容等。另對(duì)接口部分設(shè)計(jì)大電流泄放回路,設(shè)置防雷器件,做到第三級(jí)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(duì)這兩種類型元件的選型、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(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)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(yīng)用中通常包括電阻、電容、電感等,對(duì)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(shù)。
無(wú)源器件在某些頻率下,會(huì)表現(xiàn)出不同特性,一些電阻在高頻時(shí)擁有電感的特性,如線繞電阻,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(duì)元器件的影響,根據(jù)設(shè)計(jì)原理,選用各種溫度特性的器件。
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