小智科普丨什么是EMC(电磁兼容)

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丨EMC(电磁兼容)是什么

EMC(电磁兼容)一直是电路设计和PCB设计中的难题。EMS是指设备在电磁环境中可以正常工作并且不对其它的设备造成干扰。

 

EMS可以分为两部分，一个是EMI（电磁干扰），一个是EMS（电磁敏感度）。EMI是设备本身对于其他设备的攻击性，而EMS是设备本身对于其它设备抗干扰的能力。

丨EMC测试结果的评价

A级：实验中技术性能指标正常；

B级：试验中性能暂时降低，功能不丧失，实验后能自行恢复;

C级：功能允许丧失，但能自恢复，或操作者干预后能恢复;

 

R级：除保护元件外，不允许出现因设备（元件）或软件损坏数据丢失而造成不能恢复的功能丧失或性能降低。

 

丨EMC整改

 

防止EMC可以从两方面下手，一是电路设计，二是PCB设计。

 

电路设计防止EMC，我们要先认识一个词，浪涌。

 

浪涌是指瞬间出现超过稳定值的峰值，它包括浪涌电压和浪涌电流。本质上讲，浪涌是发生在仅几百万分之一秒时间的一种剧烈脉冲。

 

电路中瞬态干扰是指电路中出现的浪涌电压和浪涌电流等等瞬间干扰信号，其特点是作用时间极短，但是电压幅度高，能量大。很容易击穿电路，造成破环，因此必须采用抑制措施。

 

一半使用TVS管等电磁兼容元件。电磁兼容性元件是解决干扰电磁干扰发射和电磁敏感度问题的关键。

 

常见的电磁兼容元件有以下几种

 

1.磁珠

 

磁珠是一种廉价，易用，滤除高频噪声的元件。它等效于一个电阻和电感并联，电阻值和电感值随信号的频率发生变化。磁珠在低频是呈现低阻抗，高频是呈现高阻抗。

 

选择磁珠时要注意以下几个参数，直流电阻，额定电流，电阻频率特性，感抗频率特性。

 

2.共模电感

 

也叫共模扼流圈，常用于电脑的开关电源中过滤共模的电磁干扰信号。在板卡设计中，共模电感也是起EMI滤波的作用，用于抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射。

 

共模电感主要参数有，阻抗值(共模和差模时阻值)，直流电阻，直流电流。

共模电感常用于各种高速接口（USB，DDR，485，CAN）。电源接口共模电感主要用于AC电源，DC电源接口。

 

3.TVS是一种二极管形式的高效能保护器件

 

当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10的负12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。

它具有响应速度快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点。

 

选型TVS要注意以下参数

 

1、反向截止电压 VRWM 与反向漏电流 IR：反向截止电压 VRWM 表示 TVS 管 不导通的最高电压，在这个电压下只有很小的反向漏电流 IR。

 

2、击穿电压 VBR：TVS 管通过规定的测试电流时的电压，这是表示 TVS 管导 通的标志电压，还有其他就不一一说了。

 

丨PCB防止EMC主要有以下的几种方式

a、布局

电源模块，高频信号，电感线圈都是容易产生EMC的模块，要注意好不要互相影响。电源一般要在板边，高频信号远离容易被影响的元件，用GND隔离好，电感线不可以和其他敏感线交叉，最好是下面只有GND线。

b、分层

在多层高速板中，一般有信号层、电源层、GND层。电源层和GND层在布线时候要求减少切割，尽量保持铜皮的完整性。元器件下面要有一个GND层，还有高速信号，高频信号，时钟信号等等关键信号要有地平面作为参考。

c、布线

3W原则、差分对线等长，靠近走、高速或敏感线不能跨分割区。

d、接地

同类电路单独分布地，在单板上单点相连。

e、布线

信号线走线短，不同类信号线走线宽度有区别，过孔少，无环路，回路面积小，无线头。有延时要求的走线，其长度符合要求。

无直角，对关键信号线优先采用圆弧倒角，相邻层信号走线互相垂直或相邻层的关键信号平行布线≤1000MIL。

 

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UUC

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