《电磁兼容性》PPT课件

磁场屏蔽
静电屏蔽 交变电场屏蔽 低频磁场屏蔽 高频磁场屏蔽
电磁屏蔽
26.12.2020
精选PPT
7
10.2.2 滤波技术
▪ 滤波技术是抑制电气、电子设 备传导电磁干扰，提高电气、 电子设备传导抗扰度水平的主 要手段，也是保证设备整体或 局部屏蔽效能的重要辅助措施。
26.12.2020
精选PPT
8
10.2.2 滤波技术
35
10.3.2 PCB设计的一般原则
印制电路板(PCB)是电子产品中电 路元件和器件的支撑件。它提供电路 元件和器件之间的电气连接。随着电 子技术的飞速发展，PCB的密度越来 越高。PCB设计的好坏对抗干扰能力 影响很大。因此，在进行PCB设计时， 必须遵守PCB设计的一般原则，并应 符合抗干扰设计的要求。
26.12.2020
精选PPT
14
10.2.4 表面安装技术（SMT）
▪ 采用SMT使得组装密度更高，电子产 品体积更小，重量更轻，可靠性更高， 抗震能力增强，高频特性好，电磁和 射频干扰减小了，电磁兼容性好，而 且易于实现自动化，提高了生产效率， 降低了生产成本。一般来讲，采用 SMT的产品体积缩小40％～60％，重 量减轻60％～80％。
26.12.2020
精选PPT
2
10.1电磁兼容性的概念
▪ 换句话说，电磁兼容是指电
子线路、设备、系统相互不
影响，从电磁角度具有相容
性的状态。相容性包Βιβλιοθήκη 设备内电路模块之间的兼容性、
设备之间的相容性和系统之
间的相容性。
26.12.2020
精选PPT
3
10.2 电磁兼容性学科 常用技术及设计方法
10.2.1 屏蔽技术 10.2.2 滤波技术 10.2.3 接地技术 10.2.4 搭接技术 10.2.5 表面安装技术（SMT） 10.2.6 电磁兼容设计方法
第十章电磁兼容性101电磁兼容性的概念102电磁兼容性学科常用技术及设计方法103pcb的电磁兼容设计20201124electromagneticcompatibility一般指电气及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态即要求在同一电磁环境中的上述各种设备都能正常工作又不互相干扰达到兼容状态
26.12.2020
精选PPT
26
10.3.1 PCB中的电磁干扰
10.3.1.2 噪声耦合
为了进一步研究耦合途径，必须认识 到传播路径包括了多种传播机制。如 图所示，它主要包括以下4种： ▪ 从源到接收器的直接辐射； ▪ RF能量从源直接辐射到接收器的AC电 缆和信号／控制／电缆上；
26.12.2020
精选PPT
27
10.3.1 PCB中的电磁干扰
▪ 通过交流干线、信号电缆或控 制电缆，RF能量到达接收器；
▪ 通过普通电力线或普通信号／ 控制电缆的RF能量传播。
26.12.2020
精选PPT
28
10.3.1 PCB中的电磁干扰
10.3.1.2 噪声耦合
下图说明了噪声的耦合机制： ①
源
②
接收器
I/O电缆（输 入、输出电
度门限
电平
8.耦合资料
10.确定电 磁易损性
11.确定附 加防护要求
>70dB <30dB
30～70dB
12.设计防护措施
14.设计资料
13.程序管理人员审查
26.12.2020
是 15.是否要验？
16.电磁兼容试验
否 18.批准设计
是
否
17.设计通过否？
精选PPT
设 备 电 流磁 程兼 容 设 计
第十章 电磁兼容性
10.1 电磁兼容性的概念 10.2 电磁兼容性学科常用技 术及设计方法 10.3 PCB的电磁兼容设计
26.12.2020
精选PPT
1
10.1电磁兼容性的概念
▪ 电磁兼容
（ EMC ， ElectroMagnetic Compatibility ） 一 般 指 电 气 及 电 子 设备在共同的电磁环境中能执行各 自功能的共存状态，即要求在同一 电磁环境中的上述各种设备都能正 常工作又不互相干扰，达到“兼容” 状态。
26.12.2020
精选PPT
9
10.2.2 滤波技术
▪ 电磁干扰（EMI）滤波器属于低通滤波器，包括电 源线滤波器、信号线滤波器等。为了满足EMI标准 规定的传导发射和传导敏感度极限值要求，使用 EMI滤波器是一种好方法，如图所示：
信号滤波器
26.12.2020
电源滤波器
精选PPT
10
10.2.3 接地技术
▪ 大部分的EMI问题存在于这一频率范围，许多工程 师盲目地在所有的产品设计中使用单点接地，而没 有意识到使用这种接地方法会产生另外的和更加复
杂的问题。
26.12.2020
精选PPT
25
10.3.1 PCB中的电磁干扰
10.3.1.2 噪声耦合
▪ 一个产品设计必须考虑两种性能水 平：一是减小泄漏出外壳的RF能量 （辐射），另一个是减小进入外壳 的RF能量（敏感性或抗扰性）。辐 射和抗扰性都要通过辐射的或者传 导的途径传播。
26.12.2020
精选PPT
4
10.2.1 屏蔽技术
▪ 抑制以场的形式造成干扰的有效方法是 电磁屏蔽。所谓电磁屏蔽就是以某种材 料（导电或导磁材料）制成的屏蔽壳体 （实体的或非实体的）将需要屏蔽的区 域封闭起来，形成电磁隔离，即其内的 电磁场不能越出这一区域，而外来的辐 射电磁场不能进入这一区域（后者进出 该区域的电磁能量将受到很大的衰减）。
▪ 实践表明，即使一个经过很好设计并且具 有正确的屏蔽和接地措施的产品，也仍然 会有传导骚扰发射或传导骚扰进入设备。 滤波是压缩信号回路骚扰频谱的一种方法， 当骚扰频谱成分不同于有用信号的频带时， 可以用滤波器将无用的骚扰虑除。滤波器 的作用时允许工作信号通过，而对于非工 作信号（电磁骚扰）有很大的衰减作用， 使产生干扰的机会减为最小。
▪ 阻抗（来自引线电感） ▪ 接地点（均匀电势的点） ▪ 用以降低无意天线驱动
电压的接地旁路和屏蔽;
26.12.2020
精选PPT
32
10.3.1 PCB中的电磁干扰
10.3.1.4 系统级电磁干扰产生原因
导致系统级电磁干扰原因主要有以下几个方 面： ▪ 封装措施的不当使用（金属与塑料封装）； ▪ 设计不佳，完成质量不高，电缆与接头的接 地不良； ▪ 时钟和周期信号走线设定不当； ▪ PCB的分层排列及信号布线层的设置不当；
26.12.2020
精选PPT
16
电路 结构封装
屏蔽 滤波
EMC措施
软件 概念
26.12.2020
设计
产品
开发进程
精选PPT
EMC成本
市场
17
10.2.5 电磁兼容设计方法
系统电磁兼容设计程序如下：
电磁兼容设计程序管理
电磁环境
标准规范
电磁兼容文件
电磁兼容技术组
对系统的要求
对分系统的要求
对设备的要求
26.12.2020
精选串P联PT
并联
13
10.2.4 表面安装技术（SMT）
▪ 表面安装技术（SMT, Surface Mount Technology）是20世纪70年代末发展 起来的新型电子装联技术。SMT是包 括表面安装器件（SMD）、表面安装 元件（SMC）、表面安装印刷电路板 （SMB）表面安装设备以及在线测试 等的总称。
的潜力有多大？ ▪ 时间：出现的问题是连续的（周期信号），
还是只在确定的操作循环内出现？
26.12.2020
精选PPT
23
10.3.1 PCB中的电磁干扰
10.3.1.1 干扰的本质
对于EMC的分析主要考虑5点：
▪ 阻抗：源和接收机单元的阻抗是什么?二 者间传输媒介的阻抗是什么?
▪ 尺寸：导致辐射出现的发射设备的物理 尺寸是多少?RF电流将产生电磁场，电磁 场 可 以 通 过 地 盘 的 裂 缝 透 出 外 壳 。 PCB 上线路的长度与RF电流的传输路径有直 接关系。
▪ 所谓“地”一般定义为电路或 系统的零电位参考点。直流电 压的零电位点或零电位面，它 不一定为实际的大地平面，还 可以是设备的外壳或其他金属 板线。
26.12.2020
精选PPT
11
10.2.3 接地技术
接地的目的如下：
• 为使整个系统有一个公共的零电位基准面， 并给高频干扰电压提供低阻抗通路，达到系 统稳定工作的目的。
26.12.2020
精选PPT
24
10.3.1 PCB中的电磁干扰
10.3.1.1 干扰的本质
▪ 理解这5条有助于大大消徐EMI是如何存在于PCB 内的神秘性。
▪ 要注意一项设计技术在确定的条件和环境中是有效 的，但在其他的条件和环境中可能就无效了。例如， 零点接地在低频应用时，是极好的，而对于无线电 频率，则完全不适用。
▪ 电子线路干扰可以被分为两类：内部干扰和 外部干扰。内部干扰主要是因为受邻近电路 之间的寄生耦合以及内部组件之间的场耦合 的影响，信号沿着传输路径有衰减。详细说 来，这些问题可以描述为信号丢失、信号沿 路径反射以及与邻近信号线路的串话。
26.12.2020
精选PPT
21
10.3.1 PCB中的电磁干扰
26.12.2020
精选PPT
15
10.2.5 电磁兼容设计方法
▪ 在设备或系统设计的初始阶段，同时 进行电磁兼容设计，把电磁兼容的大 部分问题解决在设计定型之前，可得 到最好的费效比。如果等到生产阶段 再去解决，非但在技术上带来很大的 难度，而且会造成人力、财力和时间 的极大浪费，其费效比如图所示。
26.12.2020
精选PPT
36
10.3.2 PCB设计的一般原则
10.3.2.1 布局
在PCB设计中，布局是一个重要的环节。布
局结果好坏将直接影响布线的效果。因此，
19
10.3 PCB的电磁兼容设计
10.3.1 PCB中的电磁干扰 10.3.2 PCB设计的一般原则 10.3.3 旁路和去耦 10.3.4 PCB的接地方法
26.12.2020
精选PPT
20
10.3.1 PCB中的电磁干扰
10.3.1.1 干扰的本质
▪ 要设计出满足电磁兼容的PCB板，首先必须 深入了解PCB中存在的各种电磁干扰及其产 生的原因。
10.3.1.1 干扰的本质
▪ 外部问题分为辐射问题和敏感度 问题。辐射问题主要来源于时钟 或其他周期性信号的谐波。补偿 的方法是将周期信号局限在一个 尽量小的区域内并阻隔与外界寄 生耦合的路径。
26.12.2020
精选PPT
22
10.3.1 PCB中的电磁干扰
10.3.1.1 干扰的本质
对于EMC的分析主要考虑5点： ▪ 频率：问题在频谱的哪部分出现？ ▪ 振幅：能量级别有多强，它导致有害影响
• 为使系统的屏蔽接地，取得良好的电磁屏蔽 效果，达到抑制电磁干扰的目的。
• 为了防止雷击危及系统和人体，防止电荷积 累引起火花放电，以及防止高电压与外壳相 接引起的危险。
26.12.2020
精选PPT
12
10.2.3 接地技术
接地的分类如下：
接地
安全接地
信号接地
设
接
备
零
防
安
保
雷
全
护
接
接
接
地
地
地
单多混悬 点点合浮 接接接接 地地地地
缆）
③
I/O电缆（输 入、输出电
缆）
③
④
26.12.2020
电精选源P线PT
29
10.3.1 PCB中的电磁干扰
10.3.1.3 PCB和天线
PCB可以通过自由空间像天线一样发射 RF能量或通过电缆耦合RF能量。天线是射 频通信中有效的、必不可少的部分。我们需 要用天线完成有意的辐射。而大部分PCB是 无意的辐射器，并且由国际EMC标准来规范， 除非是设计上要求其作为一个发射机。发射 机也受到管理要求的约束。如果PCB是一个 高效的无意辐射器，且抑制技术也无效的话， 就必须采用密封措施。
否
通 是过
鉴定
26.12.2020
否
系
统
通
组 是过 装
鉴定 精选PPT
否 分
系
通
统 组
是过
鉴定
设备 研制
装 18
21.咨询委员会
20.程序管理人员
19.设计复核
1.预期电磁环境
2.系统效能
9. 元
3.敏感度门
是是
4.耦合电平
7. 基
器
限确定否？
确定否？
本
件
耦
敏
合
感
否
否
定
度
5.确定敏感
6.确定耦合
义
26.12.2020
精选PPT
33
10.3.1 PCB中的电磁干扰
▪ PCB的分层排列及信号布线层的设置 个当；
▪ 对于带有高频RF能量分布成分的选择 不当；
▪ 共模与差模滤波设计不当； ▪ 接地环路处置不当； ▪ 旁路和去耦不足。
26.12.2020
精选PPT
34
26.12.2020
精选PPT
26.12.2020
精选PPT
30
10.3.1 PCB中的电磁干扰
10.3.1.3 PCB和天线
当能确定出哪里存在天线辐射时， 就像在共模式电线中的辐射一样，减 小驱动电压是能应用的最简单的抑制 技术。RF电压的存在是由于以下原因：
26.12.2020
精选PPT
31
10.3.1 PCB中的电磁干扰
26.12.2020
精选PPT
5
10.2.1 屏蔽技术
▪ 电磁屏蔽的作用原理是利用屏 蔽体对电磁能流的反射、吸收 和引导作用。而这些作用是与 屏蔽结构表面上和屏蔽体内产 生的电荷、电流与极化现象密 切相关的。
26.12.2020
精选PPT
6
10.2.1 屏蔽技术
屏蔽技术的分类如下：
电场屏蔽
电磁屏蔽