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電磁兼容設計(EMC設計)內容清單


 
電磁兼容設計(EMC設計)內容清單——電磁兼容EMC整體方案設計 


1. 方案設計
1)明確所開發的設備或系統要滿足的電磁兼容標準。有時,根據用戶的要求或實際情況(例如,周圍有高靈敏度的接收機,或產生強干擾的設備),需要提出項目專用的電磁兼容要求。
2)設計接口電路,盡量使用平衡接口電路。必要時,可以在接口電路上是用隔離變壓器、光耦合器件等提高抗共模干擾的能力;
3)電路中避免使用高速的脈沖信號,脈沖信號的上升和下降要盡量平緩,模擬電路的帶寬要盡量窄(通過選擇帶寬適當的器件和加適當濾波電路來限制帶寬);
4)盡量使用大規模集成電路,這樣可以獲得很小的環路面積,提高抗干擾性;
5)確定系統內的關鍵電路部分,包括強干擾源電路、高度敏感電路,考慮對這些電路采取特殊的隔離措施(局部屏蔽、濾波);
6)確定需要隔離的電路的隔離界面。隔離界面的確定原則是: 穿過界面的信號線盡量少,并且頻率盡量低(以便采取濾波措施);
7)根據系統的工作原理和地線設計的原則,畫出系統的地線圖(地線圖上可以不標具體器件、電路,僅標出不同的電路模塊),不同性質的電路用不同的地線,不同的地線用不同的符號表示;
8)確定需要采取哪些干擾抑制措施,例如屏蔽、濾波等,需要的屏蔽效能和濾波性能(包括頻率范圍、衰減量等);
9)電纜線分組,將信號線按照高頻、低頻、數字、模擬、電源等特性分組,不同組的信號不要安排在一根電纜內,否則不但容易造成互相干擾問題,而且不利于采取濾波措施。


2. 結構設計
1)首先確定制造屏蔽機箱的材料,分析屏蔽效能的要求,看是否有低頻磁場(1KHz以下的)屏蔽要求,如果沒有,可以選擇鋼、鋁、銅等常用的材料作屏蔽材料或采用塑料機箱內部噴涂電磁屏蔽涂料。如果有低頻磁場的屏蔽要求,需要采用坡莫合金等高導磁率的材料。
2)如果使用高導磁率材料,是否有條件做熱處理,恢復其由于加工而損失的導磁率;
3)確定機箱上需要低阻抗搭接的部位;(例如屏蔽體的接縫、靜電放電電流的路徑、濾波器的接地、系統公共地線等)
4)低阻抗搭接的實現方法(保證必要的低阻抗),對于長久性連接,*理想的方法是焊接,對于長縫隙,要連續焊接(需要注意的是,連續焊接時會產生變形);
5)非長久性搭接的處理方法,一般采取電磁密封襯墊,選用什么種類的電磁密封襯墊,綜合考慮屏蔽效能、密封襯墊安裝方式、電化學相容性、價格等問題;
6)安裝電磁密封襯墊的表面的導電性如何保證;
7)充分考慮電磁密封襯墊形成的反彈力造成面板的變形,面板的剛度要足夠;
8)在惡劣環境(潮濕、鹽霧等環境)中使用,或襯墊材料與屏蔽基體材料電化學不相容時,用適當的環境密封措施,隔絕潮氣;
9)進出屏蔽機箱的電纜是否采取了措施,例如屏蔽或濾波(屏蔽一般對頻率較低的干擾抑制作用較好,高頻時的效果取決于屏蔽電纜的結構和屏蔽層的端接方式),電纜的屏蔽層與電纜兩端的機箱是否滿足“啞鈴模型”的要求;
10)對于傳輸頻率較低的信號的電纜,或一端沒有屏蔽體的屏蔽電纜(如連接傳感器的電纜),在電纜端口處采取濾波是*好的解決方案;
11)濾波器的安裝方式是否正確,是否解決了濾波器良好接地、濾波器輸入輸出端耦合、濾波器與電纜入口之間的導線過長等問題。
12)如果使用了濾波連接器或濾波陣列板,在濾波連接器或濾波陣列板與機箱之間要安裝電磁屏蔽密封襯墊;
13)電源線濾波器的外殼要直接搭接在金屬機箱上,電源線要盡量短;
14)*好(數字設備更是如此)在電源入口使用帶電源插座的濾波器;
15)機箱上的縫隙或孔洞盡量遠離強輻射源(例如,導線、電纜、線路板等)或敏感電路;
16)機箱上不能有任何金屬物體直接穿過機箱;
17)通風孔上如果使用蜂窩板,蜂窩板與機箱之間必須使用電磁密封襯墊;
18)顯示窗口的處理方法,如果使用屏蔽玻璃,在屏蔽玻璃與機箱之間必須使用電磁密封襯墊;
19)針對設備上所有會受到靜電放電試驗的部位,根據電流從阻抗*小的路徑流過的原則,預測一條電流泄放的路徑,然后分析;靜電放電路徑上或附近是否有敏感電路;
20)對靜電放電路徑附近敏感電路進行電磁屏蔽,屏蔽層接到電路地上;
21)如果采用的是非屏蔽機箱,要在電纜入口處設置一塊較大的金屬板,為電纜接口處的濾波、電纜屏蔽層端接提供條件;


3.電路與線路板設計
1)線路板層數的確定,綜合考慮電磁兼容性要求和成本,成本允許時,盡量使用四層以上的線路板,設置一層地線面;
2)充分考慮器件的位置和方向;
3)避免時鐘諧波重合,對每個時鐘信號做一張諧波表;
4)對于多層線路板,要是高速信號、高敏感信號與地線層相鄰布置;
5)按照電路的工作頻率、電平大小、數字電路/模擬電路劃分,將不同性質電路分別布置在線路板的不同區域,使干擾電路與敏感電路遠離;
6)不同區域的電路(對應不同性質的電路)使用不同的地線和電源,不同的地線和電源在一點連接起來;
7)對于多層線路板,不同區域的地線面在邊緣處要滿足20H法則(即,地線面的邊沿要比電源層或信號線層的邊沿外延出20H,H是地線面與信號線層之間的高度);
8)對于專門設置地線面的多層線路板,要避免地線面上有長縫隙(地線不連續)(不包括為了分割不同地線而有意設置的縫隙),如果地線面上有長縫隙,不能有信號線穿過地線面上的裂縫(在縫隙的上方或下方跨過縫隙);
9)時鐘信號的回路面積必須盡量??;
10)在關鍵信號線(高頻或特敏感的信號)的臨近設置回流線(信號地線);
11)如果采用雙層線路板,必須設置地線網絡(A面打上橫線,B面打上豎線,在兩者相交處通過金屬化過孔將兩者連接起來,作為地線使用);
12)高速時鐘線盡量短,并且不要換層布線,拐角不要90度,以免阻抗發生突變,造成信號反射;
13)所有的走線,如果它的長度(英寸)大于信號上升/下降時間(ns),應該使用端接電阻(典型值33Ω);
14)對所有長度(英寸)大于信號上升/下降時間(ns)的走線進行仿真分析;
15)高速時鐘電路盡量遠離I/O端口,防止高頻信號耦合到電纜上,借助電纜產生功模輻射;
16)在I/O區域將邏輯地與機殼以非常低的阻抗連接起來,這點非常關鍵;
17)I/O接口上使用獨立的地線,這塊獨立的地線與線路板上的其它部分地線僅通過一點連接,這塊地線專門為濾波和屏蔽層提供干凈地;
18)安裝在線路板上的I/O接口濾波器,要盡量靠近電纜進出口,使濾波器和電纜連接器之間(屏蔽機箱之間)的聯線*短;
19)I/O接口電纜的驅動電路要靠近機箱上的連接器;
20)對所有I/O電纜進行共模濾波,將所有I/O電纜集中在線路板的設定I/O區域;
21)作為I/O接口濾波的旁路電容與機殼之間的連接必須阻抗很低;
22)芯片上安裝的散熱器片要多點接到信號地上;
23)線路板上的局部屏蔽必須選擇走線*少的界面,并對所有穿過屏蔽盒的走線濾波;
24)電源解耦電容的容量盡量??;
25)電源解耦電容與芯片電源引腳和地線引腳之間的引線盡量短;
26)使用多只相同容量的電源解耦電容,對于雙排引線器件,至少2只,對于方形封裝的器件,至少4只;
27)板卡(上面有高頻噪聲器件或外拖電纜)必須與母板的地或機殼妥善(不能依靠連接器內的接地插針)連接起來。

4. 電纜設計
1)扁平電纜盡量在每根信號線旁邊配一根地線,條件不允許時,每兩根信號線配一根地線;
2)情況允許時,使用雙絞線,但是用雙絞線時,注意兩端電路接地,不要形成較大的地線回路;
3)使用同軸電纜時,注意外層的端接和兩端電路的接地,不要形成除了外層以外的**條回流路徑;
4)電纜遠離屏蔽體上的縫隙,開口;
5)設備外部電纜的屏蔽層與屏蔽機箱要360度搭接;
6)對于設備外部電纜,確保屏蔽層與屏蔽機箱之間的低阻抗搭接;
7)電纜上安裝鐵氧體磁環,根據需要調整繞在鐵氧體磁環上的導線的匝數;
8)盡量不將不同的信號線安排一個連接器或電纜中。
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