第九章 嵌入式系统的电磁兼容设计

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9.1 电磁干扰(EMI)
U 1=U COM
U3=0
共模信号
U2=UCOM CP
U1=U2=UCOM,U3=0
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9.1 电磁干扰(EMI)
U U1=U2=UCOM t
0
共模信号 U1=U2=UCOM,U3=0
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9.1 电磁干扰(EMI)
辐射干扰 指干扰源通过空间传播到敏感设备的
嵌入式系统设计原理及应用
嵌入式系统的电磁兼容设计
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第九章 电磁兼容设计
本章要了解的几个问题
电磁兼容于电磁干扰 常用的电磁兼容实验方法 抗干扰设计技术
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9.1 电磁干扰(EMI)
EMI的分类
工频干扰(50Hz) 甚低频干扰(30kHz以下) 载波频段干扰（10~300kHz） 射频、视频干扰(300kHz~300MHz) 微波干扰(300MHz~300GHz) 雷电及核电磁脉冲干扰
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9.1 电磁干扰(EMI)
１、电源线的传导干扰
3
2、 信 号 线 的 传 导 干 扰
2
1
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3、 设 备 向 外 辐 射 和 接 收 干扰
4、 电 源 作 为 天 线 向 外 辐 射和接收干扰
模拟量输入 开关量输入 开关量输出 模拟量输出 通讯信号
微
处
电
理
源
器
5、 信 号 线 作 为 天 线 向 外
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9.3常用的电磁兼容实验方法
雷电冲击
实验电流：标准雷电波120kA,时间（8/20） ms)
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9.4抗干扰技术设计
屏蔽技术
对两个空间区域采用屏蔽体进行隔离，以 控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另 一个区域的感应和辐射
屏蔽技术主要用于对空间辐射干扰的抑制 屏蔽技术分为地磁屏蔽、磁场屏蔽和电场
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9.1 电磁干扰(EMI)
信号源
RS DC
传输线
传输线
负载
L
C
Ci Ri
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9.1 电磁干扰(EMI)
U DEF
I0
负载
U1
差模信号 U1=-U2,UDEF=U 2U1-U2
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9.1 电磁干扰(EMI)
U UDEF=U1-U2
U1
t
0
差模信号 U2 U1=-U2,UDEF=U1-U2
屏蔽
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9.4抗干扰技术设计
滤波技术
滤波指将各类信号安频率特性分类并控制 他们的方向，对某些频率范围内的信号提 供传输极点，而对另外一些频率范围的信 号提供传输零点的技术
主要用于解决传导干扰
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9.4抗干扰技术设计
EMI滤波器
信号滤波器 电源滤波器
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9.4抗干扰技术设计
5
~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~６
4
E辐M射I和的接 收传干 扰播途径
6、 设 备 内 部 干 扰
7
7、 地 线 混 入 干 扰
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9.1 电磁干扰(EMI)
传导干扰 传导是指电压或电流通过干扰源和被
干扰对象之间的公共阻抗进入被干扰对 象，
传导干扰是延着导体传播的干扰，其 中对电源回路的传导干扰对设备的影响 最大。
抗电磁干扰设计的主要手段
消除或屏蔽干扰源 消除干扰的传播途径 提高目标设备的抗干扰能力
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9.3常用的电磁兼容实验方法
电快速瞬变脉冲群
电快速瞬变脉冲群干扰试验符合IEC10004-4的规定。
终端在正常工作状态下，实验电压施加于 系统的电源电压端口与地之间： 严酷等级：4级； 试验电压：4kV。
多点接地
混合接地
串联单点接地
并联多点接地
浮点接地
接地方式
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9.4抗干扰技术设计
浪涌抑制技术
雷电干扰的防护 瞬态干扰的抑制
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9.5 PCB电磁兼容设计
PCB布线寄生组件的分布参数
一个过孔大约引起0.6pF的电容 一个集成电路本生的封装材料引起2~10 pF
的电容 一个PCB上的接插件有520uH的分布电感 一个双列直插的24脚集成电路插座引入
滤波器分类
无源滤波 有源滤波器
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9.4抗干扰技术设计
接地技术
合理的接地技术是最经济有效的电磁兼容 设计技术，90%的电磁兼容技术问题由于布 线和接地不当造成。
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9.4抗干扰技术设计
接地技术
地线的定义 电路电位基准点的等电位体
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9.4抗干扰技术设计
信号接地方式
单点接地
4~18uH的电感
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9.5 PCB电磁兼容设计
PCB设计中应遵循的一般要求
增大走线间距，以减小电容耦合的串扰 平行部电源线和地线，以使PCB电容达到最
佳 将敏感的高频线布在远离高噪声电源线的
地方，以减小相互间的耦合 加宽电源线和地线，以减小电源线和地线
的阻抗
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干扰。
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9.2 电磁兼容
电磁兼容的定义 电磁兼容性(EMC)是电子设备的一种功 能，电子设备在电磁环境中能完成功能， 而不产生不能容忍的干扰
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9.2 电磁兼容
电磁兼容主要研究内容
电磁环境评价 EMI耦合途径 抗干扰技术 电能质量控制 电磁场生态影响
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9.2 电磁兼容
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9.3常用的电磁兼容实验方法
高频电磁场
高频电磁场试验符合IEC1000-4-3的规定 终端在正常工作状态 频率范围：80MHz～1000MHz 严酷等级：4级 试验场强：10V/m。
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9.3常用的电磁兼容实验方法
工频磁场
正常工作状态下，终端置于与系统电源电 压相同频率的随时间正弦变化的、强度为 0.5mT(100A/m)的均匀磁场的线圈中心，工 作正常
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9.3常用的电磁兼容实验方法
浪涌
浪涌试验符合IEC1000-4-5的规定
严酷等级：4级
试验电压：4kV(电源电压两端口之间)；
口与地之间)；
4kV(电源电压各端
波形：1.2/50μs。
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9.3常用的电磁兼容实验方法
静电放电
静电放电试验符合IEC1000-4-2的规定 接触放电 严酷等级：4级 试验电压：8kV