文档介绍：第9章电磁兼容应用
电子设备的电磁兼容
电子线路的设计
应当注意以下几个方面:
考虑元器件结构型式和实际特性
电阻、电容、电感、变压器、集成电路……
(1)电源滤波、输入/输出分隔、减小公共阻抗
(2)控制单元屏蔽、瞬态骚扰抑制
(3)模拟电路控制频带外的响应、去耦、隔离
(4)数字电路接地、远离强骚扰源、限制工作频率、延缓上升/下降时间
印制电路板上的电磁兼容
一定要熟悉电流流通路径,了解电磁骚扰源,识别无意天线结构,明白电磁干扰机理。
正确布置系统中的元器件及导线!
印制电路板的布局一般原则:
①将数字电路与模拟电路分开;
②将高频、中频和低频电路分开;
③有对外信号传输的电路尽量靠近连接器一侧;
④连接器置于电路板的一侧。
电路板的走线要短而粗,线条要均匀;为保持阻抗连续,应避免线的宽度发生突变,走线也应避免突然拐角。
电源线和地线走线尽量靠近,在电源线和地线之间加高频去耦电容,以减小电源阻抗;在集成电路等功率消耗器件的电源线和地线之间加去耦电容,且电容尽量靠近该器件。
避免长距离平行走线,适当增加平行走线的间距(3W准则)。
多层印制电路板采用整片铜箔作电源线和地线,使电源阻抗和地阻抗极小,公共阻抗耦合大大减小,并提供了屏蔽,大大减小其电磁辐射和提高其抗扰性,但结构复杂、成本高。
多层印制电路板的电源层和地线层,作为屏蔽层分隔信号层,模拟电路的低电平信号和高电平信号应分别布在地线层与电源层的两侧,与地线相邻的信号层主要布高速信号层或对干扰敏感的信号层,离地线层较远的布线层上布低速信号层,在布线时应避免随意换层。
在多层印制电路板的地平面上应避免有间隙,尤其是垂直于信号层走线的间隙。
地线层外缘要大于信号层20倍层高(20H准则)。
将所有的输入/输出线缆都集中在电路板中设定的输入/输出区内,对输入/输出线缆进行共模滤波。
晶体振荡电路是整个电路板上频率最高的部分,应布置在印制电路板的中央,然后以最短的引线连至各需要部位。
散热器应接地。
将产生骚扰的电路单元与其他电路分开布置,并采取适当的屏蔽措施。
在PCB的EMC设计中,应当注意以下4个方面:
(1)识别潜在的骚扰源和敏感单元
(2)识别关键的电流路径
(3)识别潜在的天线
(4)分析可能的耦合机理
(1)使高速数字信号或时钟线最短
(2)连接到连接器的线最短
(4)所有连接器应置于印制电路板的一侧或一角
(5)高速电路不能置于连接器之间
(3)高频信号不应在用于印制电路板输入/输出的元件下走线
(6)关键的信号或时钟线应夹在地/电源平面之间
(7)有源数字元件应选择允许的最大转换时间
(8)地平面上不应有间隙或槽
(9)电路板上与外壳相连的电源或地导体、电缆或其他良天线部分应当高频连接
设备内部的布线
布线是指各种电缆和导线的布置。如果随意走线,各种线缆简单地捆扎在一起,不采取任何屏蔽、滤波、接地措施,则各信号传输导线之间会产生互扰。
要跟据实际情况,选择适当的布局位置和走线路径,在布线时应注意导线的分开、隔离、分类捆扎等。
(1)设备内部的各种裸露走线要尽量短,走线应尽量靠近屏蔽机壳,长距离的走线放置在走线槽内,且走线槽应良好接地,对于辐射骚扰较强的导线要采取屏蔽措施。
(2)处理好导线的屏蔽,选择适当的屏蔽层接地方式。
(3)对各种线缆做不同的处理。
(4)将各种线缆分成几组,分别捆扎,并保持适当间距。
(5)处理好功能单元和设备内部电路的分隔。
(6)注意电缆连接器的使用。
减小线缆的长度和距离地面的高度,在线缆上套铁氧体磁环或使用共模扼流圈,采取屏蔽措施。
对于磁场耦合,应减小骚扰源与敏感电路各自的回路面积,可使用屏蔽线,或双绞线且信号线及其回线紧密地扭绞在一起;增大线间的距离,使得骚扰源与敏感电路的线路间的互感尽可能小;减小被干扰电路的负载阻抗。
对于电场耦合,增大线路间的距离是减小电容耦合的好办法;采取屏蔽措施,且屏蔽层接地;减小被干扰电路的源阻抗或负载阻抗。
减小其回路面积,使线缆的长度尽可能短,且载流导线及其回线尽量靠近。
采用屏蔽电缆,采用双绞线,使用信号线、地线交错排列的扁平电缆。
高电压、小电流——电场为主;
低电压、大电流——磁场为主。