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电磁兼容设计(EMC设计)内容清单


 
电磁兼容设计(EMC设计)内容清单——电磁兼容EMC整体方案设计 


1. 方案设计
1)明确所开发的设备或系统要满足的电磁兼容标准。有时,根据用户的要求或实际情况(例如,周围有高灵敏度的接收机,或产生强干扰的设备),需要提出项目专用的电磁兼容要求。
2)设计接口电路,尽量使用平衡接口电路。必要时,可以在接口电路上是用隔离变压器、光耦合器件等提高抗共模干扰的能力;
3)电路中避免使用高速的脉冲信号,脉冲信号的上升和下降要尽量平缓,模拟电路的带宽要尽量窄(通过选择带宽适当的器件和加适当滤波电路来限制带宽);
4)尽量使用大规模集成电路,这样可以获得很小的环路面积,提高抗干扰性;
5)确定系统内的关键电路部分,包括强干扰源电路、高度敏感电路,考虑对这些电路采取特殊的隔离措施(局部屏蔽、滤波);
6)确定需要隔离的电路的隔离界面。隔离界面的确定原则是: 穿过界面的信号线尽量少,并且频率尽量低(以便采取滤波措施);
7)根据系统的工作原理和地线设计的原则,画出系统的地线图(地线图上可以不标具体器件、电路,仅标出不同的电路模块),不同性质的电路用不同的地线,不同的地线用不同的符号表示;
8)确定需要采取哪些干扰抑制措施,例如屏蔽、滤波等,需要的屏蔽效能和滤波性能(包括频率范围、衰减量等);
9)电缆线分组,将信号线按照高频、低频、数字、模拟、电源等特性分组,不同组的信号不要安排在一根电缆内,否则不但容易造成互相干扰问题,而且不利于采取滤波措施。


2. 结构设计
1)首先确定制造屏蔽机箱的材料,分析屏蔽效能的要求,看是否有低频磁场(1KHz以下的)屏蔽要求,如果没有,可以选择钢、铝、铜等常用的材料作屏蔽材料或采用塑料机箱内部喷涂电磁屏蔽涂料。如果有低频磁场的屏蔽要求,需要采用坡莫合金等高导磁率的材料。
2)如果使用高导磁率材料,是否有条件做热处理,恢复其由于加工而损失的导磁率;
3)确定机箱上需要低阻抗搭接的部位;(例如屏蔽体的接缝、静电放电电流的路径、滤波器的接地、系统公共地线等)
4)低阻抗搭接的实现方法(保证必要的低阻抗),对于长久性连接,*理想的方法是焊接,对于长缝隙,要连续焊接(需要注意的是,连续焊接时会产生变形);
5)非长久性搭接的处理方法,一般采取电磁密封衬垫,选用什么种类的电磁密封衬垫,综合考虑屏蔽效能、密封衬垫安装方式、电化学相容性、价格等问题;
6)安装电磁密封衬垫的表面的导电性如何保证;
7)充分考虑电磁密封衬垫形成的反弹力造成面板的变形,面板的刚度要足够;
8)在恶劣环境(潮湿、盐雾等环境)中使用,或衬垫材料与屏蔽基体材料电化学不相容时,用适当的环境密封措施,隔绝潮气;
9)进出屏蔽机箱的电缆是否采取了措施,例如屏蔽或滤波(屏蔽一般对频率较低的干扰抑制作用较好,高频时的效果取决于屏蔽电缆的结构和屏蔽层的端接方式),电缆的屏蔽层与电缆两端的机箱是否满足“哑铃模型”的要求;
10)对于传输频率较低的信号的电缆,或一端没有屏蔽体的屏蔽电缆(如连接传感器的电缆),在电缆端口处采取滤波是*好的解决方案;
11)滤波器的安装方式是否正确,是否解决了滤波器良好接地、滤波器输入输出端耦合、滤波器与电缆入口之间的导线过长等问题。
12)如果使用了滤波连接器或滤波阵列板,在滤波连接器或滤波阵列板与机箱之间要安装电磁屏蔽密封衬垫;
13)电源线滤波器的外壳要直接搭接在金属机箱上,电源线要尽量短;
14)*好(数字设备更是如此)在电源入口使用带电源插座的滤波器;
15)机箱上的缝隙或孔洞尽量远离强辐射源(例如,导线、电缆、线路板等)或敏感电路;
16)机箱上不能有任何金属物体直接穿过机箱;
17)通风孔上如果使用蜂窝板,蜂窝板与机箱之间必须使用电磁密封衬垫;
18)显示窗口的处理方法,如果使用屏蔽玻璃,在屏蔽玻璃与机箱之间必须使用电磁密封衬垫;
19)针对设备上所有会受到静电放电试验的部位,根据电流从阻抗*小的路径流过的原则,预测一条电流泄放的路径,然后分析;静电放电路径上或附近是否有敏感电路;
20)对静电放电路径附近敏感电路进行电磁屏蔽,屏蔽层接到电路地上;
21)如果采用的是非屏蔽机箱,要在电缆入口处设置一块较大的金属板,为电缆接口处的滤波、电缆屏蔽层端接提供条件;


3.电路与线路板设计
1)线路板层数的确定,综合考虑电磁兼容性要求和成本,成本允许时,尽量使用四层以上的线路板,设置一层地线面;
2)充分考虑器件的位置和方向;
3)避免时钟谐波重合,对每个时钟信号做一张谐波表;
4)对于多层线路板,要是高速信号、高敏感信号与地线层相邻布置;
5)按照电路的工作频率、电平大小、数字电路/模拟电路划分,将不同性质电路分别布置在线路板的不同区域,使干扰电路与敏感电路远离;
6)不同区域的电路(对应不同性质的电路)使用不同的地线和电源,不同的地线和电源在一点连接起来;
7)对于多层线路板,不同区域的地线面在边缘处要满足20H法则(即,地线面的边沿要比电源层或信号线层的边沿外延出20H,H是地线面与信号线层之间的高度);
8)对于专门设置地线面的多层线路板,要避免地线面上有长缝隙(地线不连续)(不包括为了分割不同地线而有意设置的缝隙),如果地线面上有长缝隙,不能有信号线穿过地线面上的裂缝(在缝隙的上方或下方跨过缝隙);
9)时钟信号的回路面积必须尽量小;
10)在关键信号线(高频或特敏感的信号)的临近设置回流线(信号地线);
11)如果采用双层线路板,必须设置地线网络(A面打上横线,B面打上竖线,在两者相交处通过金属化过孔将两者连接起来,作为地线使用);
12)高速时钟线尽量短,并且不要换层布线,拐角不要90度,以免阻抗发生突变,造成信号反射;
13)所有的走线,如果它的长度(英寸)大于信号上升/下降时间(ns),应该使用端接电阻(典型值33Ω);
14)对所有长度(英寸)大于信号上升/下降时间(ns)的走线进行仿真分析;
15)高速时钟电路尽量远离I/O端口,防止高频信号耦合到电缆上,借助电缆产生功模辐射;
16)在I/O区域将逻辑地与机壳以非常低的阻抗连接起来,这点非常关键;
17)I/O接口上使用独立的地线,这块独立的地线与线路板上的其它部分地线仅通过一点连接,这块地线专门为滤波和屏蔽层提供干净地;
18)安装在线路板上的I/O接口滤波器,要尽量靠近电缆进出口,使滤波器和电缆连接器之间(屏蔽机箱之间)的联线*短;
19)I/O接口电缆的驱动电路要靠近机箱上的连接器;
20)对所有I/O电缆进行共模滤波,将所有I/O电缆集中在线路板的设定I/O区域;
21)作为I/O接口滤波的旁路电容与机壳之间的连接必须阻抗很低;
22)芯片上安装的散热器片要多点接到信号地上;
23)线路板上的局部屏蔽必须选择走线*少的界面,并对所有穿过屏蔽盒的走线滤波;
24)电源解耦电容的容量尽量小;
25)电源解耦电容与芯片电源引脚和地线引脚之间的引线尽量短;
26)使用多只相同容量的电源解耦电容,对于双排引线器件,至少2只,对于方形封装的器件,至少4只;
27)板卡(上面有高频噪声器件或外拖电缆)必须与母板的地或机壳妥善(不能依靠连接器内的接地插针)连接起来。

4. 电缆设计
1)扁平电缆尽量在每根信号线旁边配一根地线,条件不允许时,每两根信号线配一根地线;
2)情况允许时,使用双绞线,但是用双绞线时,注意两端电路接地,不要形成较大的地线回路;
3)使用同轴电缆时,注意外层的端接和两端电路的接地,不要形成除了外层以外的第二条回流路径;
4)电缆远离屏蔽体上的缝隙,开口;
5)设备外部电缆的屏蔽层与屏蔽机箱要360度搭接;
6)对于设备外部电缆,确保屏蔽层与屏蔽机箱之间的低阻抗搭接;
7)电缆上安装铁氧体磁环,根据需要调整绕在铁氧体磁环上的导线的匝数;
8)尽量不将不同的信号线安排一个连接器或电缆中。
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