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1、硬件设计能力提升,研发设计基础 半导体器件应用 常用传感器应用 常用简单电路分析 设计支持信息研发设计能力 电源设计 原理图设计,EMC知识和硬件规范化 EMC基本知识 EMC电路设计 PCB的抗干扰设计,硬件设计能力提升之,EMC知识和硬件规范化,刘必茂,1、什么是 EMC,EMC（Electro Magnetic Compatibility），中文称电磁兼容性。指电气设备在电磁环境中正常运行，并不对周边环境中的电气设备产生较大的电磁干扰的能力。,EMC包括对内对外的两个方向的要求：（1）EMI(interference)对外的电磁干扰度 电气设备在正常运行过程中对周边环境产生 的电磁干扰不
2、能超过一定值；通常通过电力 线和电磁辐射来衡量。EMI：传导干扰CE（conduction emission）、辐射干扰RE(radiation emission)和 谐波harmonic干扰。（2）EMS(susceptibility)电磁抗干扰度 电气设备面对环境中存在的电磁干扰，有一定抗扰能力，即电磁敏感性。EMS：ESD抗静电干扰、EFT射频抗扰度、瞬变群脉冲抗扰度，浪涌抗扰度，电压跌 落抗扰度。,一、EMC相关知识,2、EMC的重要性,（1）确保电气设备运行的可靠性和稳定性,电磁干扰不仅影响电子电气设备，造成设备失效、执行错误、效果下降等，无法正常工作，严重的，造成设备中的部分元器件
3、损毁。工程设计人员特别是工程师，要对电子设备的电磁兼容技术重视起来：要让我们设计的设备在一定的电磁干扰环境下，而能正常工作；要防止或减小我们设计的设备自身对周围其它设备产生电磁干扰。,（2）符合相关国家的强制认证的要求,我们国家，对个人计算机、显示器、打印机、电源、电视机和音响设备、声音和电视广播设备、信息技术设备、家用电器、电动工具、照明电器、电点火驱动装置、金融结算电子设备、安防电子产品和低压电器实施电磁兼容性强制性认证。在欧盟，所有进入成员国内销售的电气和电子产品必须符合电磁兼容性要求，并加贴CE标志后才能在市场销售。UL、VDE等认证要求，都不可避免地，要求电磁兼容性。,（3）使用者的
4、人身和财产安全需要,2、面对EMC，我们该做什么,（1）增强电子电气设备的抗干扰能力,使用合适的滤波器件；适当的屏蔽措施；合理的PCB布局、布线设计电路板合理分区，特别是电源区、模拟区、射频区；单片机和大功率器件的地线单独接地，以减小互相干扰；单片机I/O口、电路板连接线等关键地方，使用抗干扰元件，可显著提高电路的抗干扰性能。晶振与单片机引脚尽量靠近，用地线把时钟区隔离起来，晶振外壳尽可能接地；电源和地线布置合理，避免产生电流环和电磁效应。,（2）降低电子电器设备的对外干扰量,合理的原理设计；使用合适的滤波器件；适当的屏蔽措施；,2、面对EMC，我们该做什么,（3）切断干扰信号的传播途径,增加
5、干扰源与敏感器件的空间和布线距离；PCB合理分区，将强、弱信号，数、模信号，合理分区布置；使用光耦、继电器完全隔离，或使用隔离变压器相对隔离。针对空间辐射干扰信号，使用金属屏蔽罩进行空间屏蔽。,二、EMC的符合性设计,1、EMC的原理设计,（1）电源输入端的滤波措施,共模滤波电路,共模干扰是由于电力线与大地间的电位差产生的，其特点是两条线上的杂讯电压是同电位同向的；差模干扰是由于电力线之间的电位差产生的，其特点是两条线上的杂讯电压是同电位反向的。通常，线路上干扰电压的这两种分量是同时存在的，为此应在电源输入端加适当的滤波器。,1、EMC的原理设计,压敏电阻吸收浪涌电压能量,高压电容吸收高频谐波
6、,1、EMC的原理设计,（2）电源输出端的滤波措施,纹波平整与尖峰脉冲去除：几十甚至上百mV电源纹波，对数字电路的影响较小，但是对模拟电路、射频电路的影响却是巨大的；电源纹波的平整措施，主要采用较大容量的电解电容处理；很多电源，输出的尖峰脉冲峰峰值达到几百mV，对数字电路、模拟电路、射频电路均造成较大的影响；尖峰脉冲的去除，主要使用滤波器，由电容、电感、磁珠组成，L型、T型、型滤波器；针对小电流供电电路，可以采用L型、型阻容滤波，达到较好的纹波平整和尖峰去除的双重目的。,常见的电源输出纹波和干扰图,1、EMC的原理设计,（1）电源输出端的滤波措施,常见的L型滤波电路,注：L型RC滤波电路中，C
7、 根据电路主要目的的情况，可以选用电解电容、钽电容、瓷片电容。,1、EMC的原理设计,瓷片电容，旁路高频谐波和剑锋，主要用于差模。,放电电阻，用于断电后电量释放。,瓷片电容，旁路高频谐波和剑锋，主要用于差模抑制。,1、EMC的原理设计,（3）信号传输的抗干扰设计,信号传输中，开关信号、模拟量信号、I/O数据信号，都对干扰信号有一定的反应，模拟量信号最敏感，次之数据信号，再次之开关信号，它们都是受害者。,在原理设计时，就要考虑抗干扰，加入必要的滤波措施，主要采取的方法有：加入电容、阻容、电感、容感等滤波器件 和滤波电路；加入光耦隔离电路；增加信号的传输电流、电压，弱化 干扰信号。,1、EMC的原
8、理设计,能量吸收二极管，防止继电器开关时释放强干扰能量和击穿三极管。,更多案例：原理图1 原理图2,2、EMC应对器件的选用,（1）防传导干扰器件,差模电感、共模电感：要根据电流来选用；高压电容：根据电压来选用；电解电容：电压、电流量；瞬态抑制管：电压、能量、时间,人机对话、特别是按键和显示，以及可能接触到人体等带静电物体的部分，尽量避免信号线处于高阻状态；选用较好的外壳、PVC、外壳与设备的电源地连接要谨慎。,（2）防辐射干扰器件 光耦、阻容、等等,（3）防静电干扰器件,二、EMC的PCB设计,二、EMC的PCB设计,1、地线的相关知识和重要性2、地线的设计3、电流环路的避免设计4、天线效应的避免设计,
