《电磁兼容EMC》课件

电磁兼容EMC电磁兼容是确保电子设备能够在电磁环境中正常工作的一项关键技术它涉及到电子设备的设计、测试和验证本课程将对电磁兼容的基本概念、国际标准和EMC设计原则进行系统的讲解EMC基本概念电电扰1磁兼容性2磁干电磁兼容性是指电子设备或系电磁干扰EMI是指由各种电磁统能够在特定电磁环境中正常源所产生的电磁能量,可能会影工作,同时也不会对该环境造成响电子设备的正常工作不可接受的电磁干扰电电设计3磁敏感性4磁兼容电磁敏感性是指电子设备或系电磁兼容设计是指在设备或系统对电磁环境中的干扰信号的统设计阶段就考虑EMI问题,并易受影响程度采取相应的措施来确保其能够在特定的电磁环境中正常工作电扰类磁干EMI的来源及分电扰头电扰类电扰传磁干的源磁干的分磁干的播方式电磁干扰源来自于各种电子设备和线路,如电磁干扰可分为传导干扰和辐射干扰两大类电磁干扰会通过电磁场耦合、电磁感应等物开关电源、电机驱动器、数字电路等,产生传导干扰通过电源线、信号线等导体传播理机制,在电路间产生干扰信号,影响电子设的电磁脉冲和高频噪声会干扰其他设备的正,辐射干扰则通过空气中的电磁波传播备的正常工作常工作电标测试磁兼容准和方法际标标测试测试国准国家准合格流程国际电工委员会IEC制定了中国也颁布了GB/T17626系EMC测试包括辐射发射、导传一般包括预扫描、正式测试和一系列CISPR标准,涵盖从工业列标准,对电磁辐射、电磁场抗发射、抗扰性等,需要在专业的合格评定,确保产品符合相关、科学和医疗设备到家用电器扰性等进行了明确规定电磁屏蔽实验室中进行EMC标准要求等各类电子产品的EMC要求电输滤术源入波技滤滤电降噪波波容利用滤波电路有效地抑制输入电源的选用合适的滤波电容,在高频段具有低高频噪声,确保电路稳定可靠运行阻抗特性,可有效滤除高频噪声滤电滤波感EMI波器通过电感线圈的高频阻抗特性,可以有采用专业的EMI滤波器件,可提供更加效抑制输入电源的高频噪声干扰全面和可靠的电源滤波性能线术信号和屏蔽技导线设计屏蔽接地使用屏蔽导线可以有效阻隔外部电磁场的干扰,保护信号线安全传输良好的接地设计能够降低共模电流,提高系统的抗干扰能力需要注正确选择导线材料和屏蔽层结构至关重要意接地线的布线和接地点的选择见常噪声抑制物理屏蔽在信号线上合理使用滤波电容、扼流圈等元件,可以有效抑制高频噪在关键部位使用金属外壳或铜箔等进行物理屏蔽,能够隔离内部电路声,提高信号质量与外部电磁场设计项PCB中的EMC注意事电优线电滤设计术应路布局化高速信号管理源波屏蔽技用将敏感电路和噪声源分开布局,高速信号线应尽量短,并采用平在电源线路及敏感区域添加电采用金属外壳或PCB接地平面并采用合理的接地方式,可有效行走线或微带线设计,以减少辐源滤波电路,可抑制电源纹波和作为屏蔽,可降低外部干扰的进降低电磁干扰射和耦合谐波干扰入和内部干扰的泄露热设计散与EMC热风热量管理扇与散器良好的散热设计可以确保电子设备在EMC领域的稳定运行,避免热量合理选用风扇和散热器可以有效地将热量从敏感电路部件转移,维持导致的干扰设备的EMC性能热热管理策略仿真分析结合设备布局、材料选择和空气流通等多方面因素制定热管理策略,利用热仿真工具提前分析热量分布和散热效果,有利于优化整体的可以最大化散热效果EMC设计电实磁屏蔽原理及施电磁屏蔽基本原理利用导电材料阻挡电磁波的传播,将干扰源与受体隔离屏蔽有反射、吸收和散射三种基本机理选择屏蔽材料根据电磁干扰频率选用金属、碳纤维、导电橡胶等不同材料进行屏蔽合理搭配可提高屏蔽性能结构设计屏蔽采用封闭式金属外壳、导电涂层或金属箔等方式注意接地连接、缝隙尺寸和电缆穿孔设计电设计数字路EMC线设计滤离设计布波与隔屏蔽合理设计PCB布线路径可有效降低噪音耦合在电源线和信号线上合理布置滤波器件,可对于高速数字信号线路,合理布置屏蔽层可采用短路径、尽可能分离噪声源和敏感线有效隔离噪声使用合适的去耦电容并正确有效阻隔噪声耦合同时还要注意接地方式路等方法进行优化布置也十分重要的选择拟电设计模路EMC电滤设计1源波2信号接地管理采用合适的滤波电路,抑制电源纹波并隔离电源噪声,确保模拟合理规划接地网络,隔离模拟信号地与数字信号地,避免接地环信号的稳定性路线3屏蔽与布4噪声抑制对关键模拟信号线采用合适的屏蔽,减少电磁辐射优化布线采用运算放大器等低噪声器件,合理设计运放电路,降低内部噪路径和方向,尽可能远离干扰源声引入电设备测试子的EMC方法测试环测试设备仪测试标EMC境与器流程与准EMC测试需要在专业的电磁屏蔽实验室中进电磁兼容性测试需要使用专业的测试设备与EMC测试需严格遵循相关标准的测试方法和行,确保测试环境与实际使用环境相匹配测量仪器,如噪声源、频谱分析仪、耦合/去流程,确保测试结果的可靠性和可重复性耦网络等选择适滤合的EMC波器滤类滤波器型波性能安装位置成本与可靠性EMC滤波器主要分为电源滤波选择滤波器时需考虑滤波器的滤波器应尽量靠近干扰源或敏在满足性能要求的前提下,还需器和信号线滤波器电源滤波频率响应和阻抗特性,确保可以感电路,以减少干扰传播同时权衡滤波器的成本和可靠性,选器用于抑制电源线上的干扰,信有效抑制目标频段的干扰要考虑散热和空间布置等因素择性价比最高的解决方案号线滤波器用于抑制信号线上的干扰电电设备设计池供的EMC电电设备问题战池供的特点EMC的挑解决方案电池供电设备需要特殊的EMC设计,因为它电池供电设备面临的EMC问题包括电磁辐射•合理的PCB布线和屏蔽设计们通常体积小、移动性强,且会受外部电磁、静电放电、瞬态脉冲等,需要采取针对性•有效的EMC滤波和抑制措施干扰的影响的设计措施•电池和电路系统的EMC优化电问题预磁兼容性的防与解决预问题关键问题诊1防EMC的2EMC的断与排查需要在电路设计、布线、屏蔽和滤波等环节充分考虑EMC要使用专业的EMC测试设备和方求,采取必要的预防措施法,全面检查电路中可能存在的EMC隐患问题设计经验3EMC的解决方案4EMC与技巧针对具体问题采取有针对性的积累丰富的EMC设计经验,熟悉屏蔽、滤波、接地等应对措施,各种常见EMC问题及其解决方确保设备满足EMC要求法关电设计开源EMC滤电设计线优波路PCB布化在开关电源中合理设计输入输出滤波开关电源PCB布线应尽量缩短高频电电路,可有效抑制电磁干扰重点关注流路径,合理分布接地,降低电磁耦合电容和电感的选择电设计关频优磁屏蔽开率化合理设置屏蔽罩和导电涂层,可有效隔通过调整开关频率,可以将电磁干扰频离电磁干扰的传导和辐射路径谱移到更高或更低的频段,降低对系统的影响统设计通信系EMC扰信号完整性抗干性确保信号线传输过程中不受电磁干通信系统需要具有强大的抗电磁干扰影响,信号完整性得到保证扰能力,以保证在各种复杂环境中正常工作电辐线设计磁射控制路与布局通信系统需要控制自身产生的电磁合理的线路设计和布局可以最大程辐射,避免对其他设备造成干扰度减少电磁干扰的影响传电设计感器路EMC应扰电滤1感干抑制2源波与接地合理布线和屏蔽设计能有效减通过电源滤波和接地设计,可降少传感器电路中的感应干扰低传感器电路的共模干扰电输输滤3磁屏蔽4入出波采用金属外壳或导电涂层能有为传感器输入输出信号增加效屏蔽传感器电路免受外部电EMC滤波器,可减少传导干扰磁场干扰电护设计磁脉冲防电护术护护磁脉冲防屏蔽技浪涌保接地保电磁脉冲EMP是瞬间释放大量采用金属屏蔽罩或导电涂层,可在电源线和信号线上使用浪涌保良好的接地系统是防护电磁脉冲能量产生的强大电磁场这可能以有效阻隔电磁脉冲对电子设备护器,可避免电压瞬时峰值对设的基础,可以快速稳定电路电势会损坏电子设备,需要特殊的防的影响备的损坏护措施电护术静防技电础电护电设备护电测试静基原理静防措施静敏感保静方法静电是由于材料表面电子的不主要包括合理接地、使用静电对于静电敏感的电子设备,需要通过静电发生器、静电场强仪平衡产生的电荷分布这种现消散材料、采用静电屏蔽、控采用专门的防静电包装、存储、静电电压表等测试设备,可以象可能会造成设备受损,引起信制环境湿度等同时还需要对和运输方式在生产和维修过检测环境中的静电水平,并采取号干扰或人体伤害因此需要人员进行静电放电训练,养成良程中,也要严格遵守防静电操作针对性的防护措施采取有效的静电防护技术好的操作习惯规程谐设计振抑制识别频选择适滤优电共振点合的波器化路布局通过分析电路特性,准确定位可能出现共振根据共振频点,选择带通滤波器、陷波滤波合理规划PCB走线和元器件布局,尽量减少寄的频率范围,为后续抑制措施做好充分准备器等合理的共振抑制电路,有效消除共振带生参数,可以有效预防和降低共振的发生来的影响线术PCB布技与EMC线优层布布局化合理布置信号通过仔细规划PCB布局和线路走向高速信号线要远离低频电流层,并,可有效降低寄生电容和电感,减少采用分层的方式,利用内部电压层信号干扰和反射屏蔽信号线线层信号匹配阻抗合理使用接地确保关键信号线的特性阻抗与负载在PCB上铺设连续的接地层,可提阻抗相匹配,可有效降低反射和干供低阻抗的电磁路径,降低共模干扰扰电滤设计选择源波器与选择适滤类优滤1合的波器型2化波器参数根据电源系统的具体需求,选择仔细计算电感和电容的值,并选合适的滤波电路拓扑,如LC低通择最优的元件参数,以实现高效滤波器、CLC带通滤波器或多的滤波性能级级联滤波器虑环3考工作境4注重布局和接地根据工作环境因素,如温度、湿滤波电路的布局和接地设计对度、振动等,选择合适的滤波器抑制EMI干扰十分关键,需要认构件和封装真设计问题查诊EMC的排与断问题识别1仔细观察和分析系统的行为异常、噪音或干扰情况,并确定问题的症状和范围现场检测2利用专业的仪器测量电磁环境、电源质量、信号完整性等参数,查找问题的根源问题定位3通过系统拆解、电路追踪等方法,精确定位EMC问题出现的环节和关键部件电设计高速数字路EMC设计线优信号完整性合理接地PCB布化有效屏蔽高速数字电路设计需要格外注意科学的接地设计能够有效降低噪合理的PCB布局和走线技巧可以适当的屏蔽措施能够隔离高速数信号完整性,避免信号失真、反音干扰,确保高速数字电路的稳大幅提高高速数字电路的EMC字电路中的电磁辐射,确保周围射等问题定运行性能设备不受干扰电环测试标磁境及准电磁环境测试主要包括电磁辐射、电磁传导、静电放电等相关标准如CISPR、IEC、GB等规定了各种测试方法和限制值,确保电子设备能在复杂的电磁环境下正常工作这些标准有利于保护设备免受干扰,提高电磁兼容性测试类别主要标准测试方法电磁辐射CISPR

11、GB

17626.3OATS、电波暗室、半自由空间等电磁传导CISPR

11、GB

17626.1LISN测试、电源线滤波器等静电放电IEC61000-4-

2、气放、接触放电GB/T

17626.2电认证测试磁兼容性与电认证测试测试标专业认证构磁兼容性流程准机产品在正式投放市场前必须通测试流程包括预测试、正式测最新的EMC测试标准包括第三方专业认证机构负责电磁过电磁兼容性认证,确保其符合试、报告编制等环节专业的CISPR、IEC、GB等,涉及各种兼容性认证工作,确保测试过程国家和行业标准认证涉及全测试仪器和标准化的测试方法产品和行业根据实际情况选公正透明,获得广泛认可面的测试,包括辐射、传导、抗确保了测试结果的可靠性和公择适用的测试标准非常重要扰度等各方面的检测正性统设计航空航天系EMC严标电格准磁屏蔽航天工程对电磁兼容性有着严格的标采用高性能的电磁屏蔽材料和方法,保准和要求,确保系统安全可靠护关键电路免受干扰电滤线设计源波信号针对航天电源的特点进行电源滤波设采用差分信号传输、匹配终端等技术,计,抑制电磁干扰提高信号完整性车载电统设计子系EMC离电滤噪声隔源波采用有效的布线和屏蔽技术，最大针对不同的电子设备,设计高效的限度地避免噪声信号的传播，保证电源滤波电路,减少电源线上的高关键信号的完整性频噪声虑EMI抑制可靠性考采用合理的PCB设计、元器件布局针对恶劣的车载环境,采取可靠的、接地等措施,抑制电磁干扰的产EMC设计措施,保证电子系统长期生和传播稳定运行疗电设备设计医子EMC电扰护1磁干防2安全性与可靠性医疗设备对电磁干扰的抗干扰医疗设备一旦出现故障,可能会能力要求非常高,需采取多重屏对患者的生命安全造成威胁,因蔽和滤波措施此EMC设计尤为重要际标统级优设计3国准符合性4系化医疗设备必须符合IEC60601等需要从整体系统角度出发,协调国际EMC标准,以确保产品质量电路板、屏蔽、滤波等多个环和用户安全节的EMC设计业统设计工控制系EMC统稳扰系定性抗干性确保工业控制系统在复杂的电磁环境提高系统对电磁干扰的抗扰性,降低系中保持可靠、稳定的运行统受干扰的风险电测试磁兼容性EMC确保系统与周围电磁环境和其他设备进行严格的EMC测试,评估系统的抗干之间的兼容性,避免相互干扰扰能力和辐射水平结语与展望随着电子技术的不断发展,电磁兼容性问题将愈加复杂和多样化我们需要持续更新知识,开发新的测试方法和解决方案,确保电子产品能够安全、可靠地运行只有不断创新,电磁兼容设计才能跟上时代的步伐,为人类进步做出应有贡献。