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電子、電氣產(chǎn)品EMC的工程設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間:2011-12-13 來(lái)源:中國(guó)電子學(xué)會(huì)/蘭博濾波

中心議題:
  • 電子、電氣產(chǎn)品EMC的工程設(shè)計(jì)
解決方案:
  • 在電子、電氣產(chǎn)品設(shè)計(jì)初始階段進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)
  • 在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段建立規(guī)范的EMC設(shè)計(jì)體系
  • 采用系統(tǒng)的電磁兼容性設(shè)計(jì)流程,評(píng)估、預(yù)測(cè)、分析、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的EMC問(wèn)題
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伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,芯片的速率和集成度的不斷提高,高密度電子組裝技術(shù)的進(jìn)一步廣泛采用,電子、電氣產(chǎn)品正向“輕、薄、短、小”和高功能化發(fā)展,由此產(chǎn)生的電磁騷擾所造成的危害也日益嚴(yán)重。保護(hù)電磁環(huán)境、防止電磁污染,正在引起各國(guó)政府以及有關(guān)國(guó)際組織的普遍關(guān)注。因此,電子、電氣產(chǎn)品電磁兼容性指標(biāo)合格與否,便成為市場(chǎng)準(zhǔn)入或市場(chǎng)流通的必要條件。譬如,進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的產(chǎn)品,需要3C認(rèn)證證書(shū),進(jìn)入國(guó)內(nèi)軍品市場(chǎng)的產(chǎn)品,需要GJB認(rèn)證證書(shū),進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng),需要相應(yīng)的(EN、SAE、ANSI 、IEC等)認(rèn)證證書(shū)。

目前,為了獲得電子、電氣產(chǎn)品相應(yīng)的EMC測(cè)試認(rèn)證證書(shū),部分企業(yè)還在沿用著測(cè)試-整改-測(cè)試的方法,進(jìn)行產(chǎn)品的EMC測(cè)試試驗(yàn)。

殊不知,使用這種方法最終通過(guò)EMC認(rèn)證測(cè)試合格的產(chǎn)品大多不是最佳方案,難以取得效果,相反還大大增加產(chǎn)品的重量和成本。而且,使用這種方法無(wú)法解決信號(hào)頻率與騷擾頻率一致時(shí)的問(wèn)題,還可能影響產(chǎn)品的安全性,使整改無(wú)效。譬如:
  • 抑制傳導(dǎo)騷擾的超標(biāo),最常采用的是增加濾波器或在電源線、信號(hào)線上附加磁環(huán)的方法。但如果接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)不理想,增加濾波器,可能會(huì)導(dǎo)致泄漏電流增加,從而影響產(chǎn)品的安全性能,或者影響產(chǎn)品的性能指標(biāo),使整改無(wú)效。
  • 在電源線,信號(hào)線上附加濾波器或磁環(huán),可能會(huì)造成信號(hào)線上的信號(hào)衰減,失真或串?dāng)_,使整改無(wú)效。
  • 增加的濾波器越多,電路失真、短路的概率越大,抗浪涌、抗跌落的能力下降,重量和成本增加的也越多。

故而,電子、電氣產(chǎn)品的EMC問(wèn)題再也不能放在測(cè)試階段予以解決了,應(yīng)該早在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段就要予以考慮。因?yàn)椋?strong>產(chǎn)品的EMC是設(shè)計(jì)出來(lái)的,不是測(cè)試出來(lái)的!

在電子、電氣產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初始階段,同時(shí)進(jìn)行EMC設(shè)計(jì),不但可以把EMC問(wèn)題的大部分解決在設(shè)計(jì)定型之前,而且成本增加不會(huì)太大(如圖1所示)。
                         圖1
                                                                      圖1
如果等到生產(chǎn)階段再去解決這些問(wèn)題,非但在技術(shù)上將帶來(lái)很大難度,而且還會(huì)造成人力、物力、財(cái)力和時(shí)間的極大浪費(fèi)。

產(chǎn)品的EMC設(shè)計(jì)屬于早期預(yù)防,EMC的故障診斷和分析、整改屬于后期補(bǔ)救。產(chǎn)品出現(xiàn)EMC問(wèn)題常常難以避免,經(jīng)過(guò)前期的EMC設(shè)計(jì),即使在后期的認(rèn)證檢測(cè)中出現(xiàn)了問(wèn)題,問(wèn)題的數(shù)量和難度也比較小,比從來(lái)沒(méi)有經(jīng)過(guò)EMC設(shè)計(jì)的產(chǎn)品要強(qiáng)得多,所耗費(fèi)的代價(jià)也要小得多。

而且后期補(bǔ)救的經(jīng)驗(yàn)經(jīng)過(guò)不斷的總結(jié),納入下一個(gè)產(chǎn)品的EMC設(shè)計(jì)中,形成良性循環(huán),還可以使EMC設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)一步提高。

電磁兼容性(EMC)是一門(mén)以電磁場(chǎng)理論為基礎(chǔ),包括信息、電工、電子、通信、材料、結(jié)構(gòu)等學(xué)科的邊緣科學(xué)。也是一門(mén)實(shí)踐性比較強(qiáng)的學(xué)科。要完成電子、電氣產(chǎn)品的EMC,企業(yè)在產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)階段就需要建立一套規(guī)范的EMC設(shè)計(jì)體系。

采用一套系統(tǒng)的電磁兼容性設(shè)計(jì)流程,評(píng)估、預(yù)測(cè)、分析、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的EMC問(wèn)題。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)源頭的根本上解決EMC問(wèn)題,在研發(fā)流程中融入EMC設(shè)計(jì)理念,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)階段進(jìn)行EMC綜合設(shè)計(jì),把可能出現(xiàn)的EMC 問(wèn)題放在研發(fā)前期進(jìn)行考慮,確保產(chǎn)品樣品出來(lái)后,能夠一次性通過(guò)EMC 試驗(yàn)與認(rèn)證,縮短產(chǎn)品的面市周期。
              圖2 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查表(節(jié)選)
                                                     圖2 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查表(節(jié)選)

目前比較成熟的EMC設(shè)計(jì)系統(tǒng),主要采用設(shè)計(jì)規(guī)則檢查的方式(如圖2所示)。很重要的一點(diǎn)就是企業(yè)逐步建立和日益完善適合企業(yè)特定領(lǐng)域產(chǎn)品的設(shè)計(jì)規(guī)范,形成一整套的EMC設(shè)計(jì)規(guī)則(如圖3所示),來(lái)檢查核對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的EMC執(zhí)行情況。
                                                   圖3 設(shè)計(jì)規(guī)則集(節(jié)選)
                                                          圖3 設(shè)計(jì)規(guī)則集(節(jié)選)

在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中,產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷總體規(guī)格方案設(shè)計(jì)、原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品試裝、摸底預(yù)測(cè)試、認(rèn)證測(cè)試幾個(gè)階段。

在每個(gè)階段的各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)都編制相應(yīng)的EMC設(shè)計(jì)規(guī)則和EMC設(shè)計(jì)規(guī)范,指導(dǎo)產(chǎn)品EMC的工程設(shè)計(jì)。
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