测试工程师告诉你:关于提高EMC电磁兼容性有哪些措施

随着电子技术、计算机技术的发展，一个系统中采用的电气及电子设备数量大幅度增加，而且电子设备的频带日益加宽，功率逐渐增大，灵敏度提高，连接各种设备的电缆网络也越来越复杂。因此，电磁兼容问题日显重要。电路保护解决方案的设计及电路保护元器件均是服务于解决电子设备中的电磁兼容问题，消除电磁兼容问题并确保产品的性能和可靠性。防护方案效果不如意，可能是设计及电磁兼容性（EMC）没处理好。电磁兼容是近几年很主流的设备研究方向，做好了EMC工作，对设备的性能提高具有很大作用。 EMC是ElectroMagneticCompatibility的简称，中文名称为电磁兼容性，是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值;另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度。要使产品具有良好的电磁兼容性，需要专门考虑与电磁兼容相关的设计内容。 1、电子可靠性设计原则  电子可靠性的设计原则包括：RAMS定义与评价指标、电子设备可靠性模型、系统失效率的影响要素、电子产品可靠性指标、工作环境条件的确定、系统设计与微观设计、过程审查与测试、设计规范与技术标准。 2、电路可靠性设计规范  电路可靠性设计规范包括降额设计（降额参数和降额因子）、热设计（热设计计算、热设计测试、热器件选型）、电路安全性设计规范、EMC设计、PCB设计（布局布线、接地、阻抗匹配、加工工艺）、可用性设计（可用性要素、用户操作分析、设计准则）、可维修性设计（可维修性等级、评估内容、设计方法）。 3、可靠性测试 可靠性测试包括标准符合性测试、边缘极限条件测试、容错性测试、HALT测试、破坏性测试、隐含条件测试、接口条件测试。 4、元器件选型  元器件选型包括了选型的基本原则、系列元器件的分类、特性、选型指标、可靠性应用注意事项等，包括电容、电阻、二极管三极管、接插件、晶振、电控光学器件（光耦、LED）、AD/DA及运放、电控机械动作器件、能量转换器件（开关电源、电源变换芯片、变压器）、数字IC、保护器件（保险丝、磁环磁珠、压敏电阻、TVS管）、电源模块等。 5、元器件失效机理与分析方法 元器件失效机理和分析方法包括常见的失效机理、分析方法和工具。6、PCB设计如何尽可能的达到EMC要求，又不会造成太大的成本压力？PCB板上会因EMC而增加的成本，通常是因增加地层数目以增强屏蔽效应及增加了铁氧体磁珠，扼流圈等抑制高频谐波器件的缘故。除此之外，通常还是需搭配其它机构上的屏蔽结构才能使整个系统通过EMC的要求。以下仅就PCB板的设计提供几个降低电路产生电磁辐射效应的技巧：（1）、尽可能选用信号斜率较慢的器件，以降低信号所产生的高频成分。注意高频器件摆放的位置，不要太靠近对外的连接器。（2）、注意高速信号的阻抗匹配，走线层及其回流电流路径，以减少高频的反射与辐射。（3）、在各器件的电源管脚放置足够且适当的去耦合电容以缓和电源层和地层上的噪声。特别注意电容的频率响应与温度的特性是否符合设计所需。（4）、对外的连接器附近的地可与地层做适当分割，并将连接器的地就近接到底盘地面。（5）、可适当运用地面防护/分流痕迹在一些特别高速的信号旁，但要注意其对走线特性阻抗的影响。（6）、电源层比地层内缩20H，H为电源层与地层之间的距离。7、PCB设计中提高电磁兼容性能的电路措施有哪些？（1）、可用在PCB走线上串接一个电阻的办法，降低控制信号线上下沿跳变速率。（2）、尽量为继电器等提供某种形式的阻尼（高频电容、反向二极管等）。（3）、对进入印制板的信号要加滤波，从高噪声区到低噪声区的信号也要加滤波，同时用串终端电阻的办法，减少信号反射。（4）、MCU无用端，要通过相应的匹配电阻接电源。或接地或定义成输出端，集成电路上该接电源、地的端都要接，不要悬空。（5）、闲置不用的门电路输入端，不要悬空，而是通过相应的匹配电阻接电源或接地。闲置不用的运放正输入端接地，负输入端接输出端。（6）、为每个集成电路设一个高频去耦电容，每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容。（7）、用大容量的钽电容或聚酯电容而不用电解电容作为电路板上的充放电储能电容。使用管状电容时，外壳要接地。8、怎样通过安排叠层来减少EMI问题？首先，EMI要从系统考虑，单凭PCB无法解决问题。叠层对EMI来说，主要是提供信号Zui短回流路径、减小耦合面积和抑制差模干扰。另外地层与电源层紧密耦合，适当比电源层外延，对抑制共模干扰有好处。