資深工程師教你如何優化設計來減少RE超標
發布時間:2015-01-26 責任編輯:wenwei
【導讀】電場和磁場的交互變化產生電磁波,電磁波向空中發射或泄露的現象,叫電磁輻射。電磁輻射是以一種看不見、mobuzhedeteshuxingtaicunzaidewuzhi。renleishengcundediqiubenshenjiushiyigedacichang,tabiaomianderefusheheleidiandoukechanshengdiancifushe,taiyangjiqitaxingqiuyecongwaicengkongjianyuanyuanbuduandichanshengdiancifushe。weiraozairenleishenbiandetianrancichang、太陽光、家用電器等都會發出強度不同的輻射。
電磁輻射(有時簡稱EMR)的de形xing式shi為wei在zai真zhen空kong中zhong或huo物wu質zhi中zhong的de自zi傳chuan播bo波bo。電dian磁ci輻fu射she有you一yi個ge電dian場chang和he磁ci場chang分fen量liang的de振zhen蕩dang,分fen別bie在zai兩liang個ge相xiang互hu垂chui直zhi的de方fang向xiang傳chuan播bo能neng量liang。電dian磁ci輻fu射she波bo的de頻pin率lv或huo波bo長chang分fen為wei不bu同tong類lei型xing,主zhu要yao包bao括kuo(按序增加頻率):無線電波、微波、太赫茲輻射、紅外輻射、可見光、紫外線、X射線和伽瑪射線等。其中,無線電波的波長最長而伽馬射線的波長最短。除X射線和伽瑪射線之外的電磁輻射都具有較弱電離能力,即非電離輻射。
電磁輻射所衍生的能量,取決於頻率的高低:頻率愈高,能量愈大。頻率極高的X光和伽瑪射線可產生較大的能量,能夠破壞合成人體組織的分子。事實上,X光和伽瑪射線的能量之巨,足以令原子和分子電離化,故被列為“電離”輻射。這兩種射線雖具醫學用途,但照射過量將會損害健康。Xguanghejiamashexiansuochanshengdediancinengliang,youbieyushepinfashezhuangzhisuochanshengdediancinengliang。shepinzhuangzhidediancinengliangshuyupinpuzhongpinlvjiaodidenayiduan,buhuidianliwuzhi,erhuigaibianfenzihuoyuanzizhixuanzhuan,zhendonghuojiacengdianziguitai,gubeiliewei“非電離”輻射。
那麼哪裏會有電磁輻射呢?其實人體內外均布滿由天然和人造輻射源所發出的電能量和磁能量。
自然電磁輻射源:
(1) 雷電
(2) 太陽黑子活動
(3) 宇宙射線
(4) 太陽風暴等
人為電磁輻射源:
(1) 電腦、電視、音響、微波爐、電冰箱等家用電器;
(2) 手機、傳真機、通訊站等通訊設備;
(3) 高壓電線以及電動機、電機設備等;
(4) 飛機、電氣鐵路等;
(5) 廣播、電視發射台、手機發射基站、雷達係統等;
(6) 電力產業的機房、衛星地麵工作站、調度指揮中心等;
(7) 應用微波和X射線等的醫療設備等;
自zi然ran界jie的de電dian磁ci輻fu射she源yuan,很hen難nan人ren為wei的de影ying響xiang,但dan是shi日ri常chang的de電dian子zi產chan品pin,我wo們men可ke以yi通tong過guo優you化hua設she計ji,預yu處chu理li等deng辦ban法fa,將jiang電dian磁ci輻fu射she值zhi控kong製zhi在zai安an全quan範fan圍wei內nei。
電子電氣設備的電磁輻射發射(RE)是產品“3C認證”測試項目的重要內容之一。RE測試頻率通常為30MHz~1GHz,zaibandianboanshizhongjinxing。dangshebeidediancifushefasheliangchaoguoxiangguandiancijianrongbiaozhunguidingdexianzhihou,ruhezhengquepanduanchaobiaodeyuanyinheyingdangcaiquhezhongyingduizhiceshigongchengshimenshifenguanzhudewenti,namedaodiyaozenyanglaipanduanchaobiaodeyuanyinne?
首先,定位—沒有定位過程的優化就像無頭蒼蠅一樣到處亂撞,有時候即使問題搞定了,工程師們也不知道哪些優化措施是必須的,哪些是多餘的(帶來附加成本);
定位有兩種手段:一種是直覺判斷,需要完全依靠工程師積累的EMC經驗來判斷,另一種是比較測試,依靠測試儀器和EMC經驗的結合來對問題進行詳細的定位判斷。以下幾種RE超標定位流程小編得之不易,希望能夠輔助設計者更加準確的找到RE超標的源頭所在。




找到了原因,下一步就是確定應對之策。常用的措施:減小高頻信號頻率、減小高頻電流回路麵積、減小共阻抗藕合或感應藕合、選用低速、低輻射器件、選用屏蔽機箱、屏蔽電纜和I/O濾波器等。
設計優化:
1、方案結構設計:主要部件、集成電路的選型主要考慮減少輻射騷擾或提高射頻輻射抗幹擾能力,盡量選用本身發射小的芯片;所選器件不工作在非線性區,以免產生諧波分量成為幹擾源;考慮電源電路防外部騷擾包括浪湧、快速脈衝群、靜電、電壓跌落、電壓變化等;使數字信號波形產生過衝,應使無用的諧波振蕩幅度最小,使無用的高次諧波成分最少;集總參數電路增加阻尼、減小Q 值,防止振蕩。
2、PCB的設計:盡量減小所有的高速信號及時鍾信號線構成的環路麵積,連接線要盡可能短,並使信號線緊鄰地回路;使用小型化器件和多層線路板,多層印製板可緊縮布線空間;印製板層數選擇應考慮關鍵信號的屏蔽和隔離要求;印製板分層原理與布置印刷電路、布置排線的原理一樣,即元件麵下麵為地平麵,關鍵電源平麵與其對應的地平麵相鄰;布線設計考慮的順序為:電源和地/時鍾線/信號線,布線應該短、直、粗、均,不應有“之”字形,用圓角代替尖銳走線,盡可能加寬電源和地的布線,電源和地層的分割盡量符合微帶線和帶狀線要求;走線盡可能遠離騷擾源,布線考慮鐵氧體材料的使用,預留磁珠和貼片濾波器的位置,以備按需加減。
3、電與接地、高速信號線路及內部線纜的設計:芯片間使用低阻抗地連接(地平麵), 不同芯片供電腳間阻抗盡量小,芯片供電腳與地間接高頻旁路電容,供電布線預留磁珠和貼片濾波器的位置,以備按需加減;布線、I/O 排線的核心原則就是減小電流環麵積,布置排線的原理與印製板分層原理一樣; 關鍵電源線與其對應的地線相鄰,其餘的信號層特別是高速信號、時鍾信號線與地線相鄰,盡量避免兩信號線相鄰;為避免接地線長度過長,可采用多點就近接地,接地線高頻阻抗要小;減小電纜的天線效應及減小偶極子天線效應,跨線、I/O 排線采用屏蔽性能好的線纜;I/O 接口注意高速電路阻抗匹配,減小、消除反射。
4、屏蔽設計:屏蔽好的要求有三: 完整的電連續體;濾波措施;良好的接地。
5、輸入/ 輸出的濾波設計:傳導騷擾問題處理的方法主要是低通濾波,綜合運用抑製傳導發射和輻射發射的技術措施,如屏蔽、去藕和濾波;濾波電路與負載的阻抗失配越大,濾波器衰減電磁騷擾的效果越好;減共模和差模電容,加減共模和差模線圈,調整電容和線圈匝數,共模和差模插入損耗對頻率的曲線都可改變;電源濾波器安裝位置應靠近電源線入口處, 如能與接口一體化更好。
chuleyishangshejiyouhuazhiwai,yuanqijiandexuanzeyehenzhongyao,dianludejibenyuanjianmanzudiancitexingdechengdujiangjuedingzhegongnengdanyuanhezuihoudeshebeimanzudiancijianrongxingdechengdu。xuanzeheshidedianciyuanjiandezhuyaozhunzebaokuodaiwaitexinghedianluzhuangpeijishu。yinweishifounenggoushixiandiancijianrongxingwangwangshiyouyuanlijipindeyuanjianxiangyingtexinglaijuedingde。erzaixuduoqingkuangxia,dianluzhuangpeiyoujuedingzhedaiwaixiangying(例如引線長度)和不同電路元件之間互相耦合的程度。具體規則是:
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