介紹電磁兼容方案設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

電磁兼容設(shè)計(jì)內(nèi)容清單

1、方案設(shè)計(jì)

1）明確所開發(fā)的設(shè)備或系統(tǒng)要滿足的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)。有時(shí)，根據(jù)用戶的要求或?qū)嶋H情況（例如，周圍有高靈敏度的接收機(jī)，或產(chǎn)生強(qiáng)干擾的設(shè)備），需要提出項(xiàng)目專用的電磁兼容要求。

2）設(shè)計(jì)接口電路，盡量使用平衡接口電路。必要時(shí)，可以在接口電路上是用隔離變壓器、光耦合器件等提高抗共模干擾的能力；

3）電路中避免使用高速的脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)的上升和下降要盡量平緩，模擬電路的帶寬要盡量窄（通過選擇帶寬適當(dāng)?shù)钠骷图舆m當(dāng)濾波電路來限制帶寬）；

4）盡量使用大規(guī)模集成電路，這樣可以獲得很小的環(huán)路面積，提高抗干擾性；

5）確定系統(tǒng)內(nèi)的關(guān)鍵電路部分，包括強(qiáng)干擾源電路、高度敏感電路，考慮對(duì)這些電路采取特殊的隔離措施（局部屏蔽、濾波）；

6）確定需要隔離的電路的隔離界面。隔離界面的確定原則是:穿過界面的信號(hào)線盡量少，并且頻率盡量低（以便采取濾波措施）；

7）根據(jù)系統(tǒng)的工作原理和地線設(shè)計(jì)的原則，畫出系統(tǒng)的地線圖（地線圖上可以不標(biāo)具體器件、電路，僅標(biāo)出不同的電路模塊），不同性質(zhì)的電路用不同的地線，不同的地線用不同的符號(hào)表示；

8）確定需要采取哪些干擾抑制措施，例如屏蔽、濾波等，需要的屏蔽效能和濾波性能（包括頻率范圍、衰減量等）；

9）電纜線分組，將信號(hào)線按照高頻、低頻、數(shù)字、模擬、電源等特性分組，不同組的信號(hào)不要安排在一根電纜內(nèi)，否則不但容易造成互相干擾問題，而且不利于采取濾波措施。

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1）首先確定制造屏蔽機(jī)箱的材料，分析屏蔽效能的要求，看是否有低頻磁場（1KHz以下的）屏蔽要求，如果沒有，可以選擇鋼、鋁、銅等常用的材料作屏蔽材料或采用塑料機(jī)箱內(nèi)部噴涂電磁屏蔽涂料。如果有低頻磁場的屏蔽要求，需要采用坡莫合金等高導(dǎo)磁率的材料；

2）如果使用高導(dǎo)磁率材料，是否有條件做熱處理，恢復(fù)其由于加工而損失的導(dǎo)磁率；

3）確定機(jī)箱上需要低阻抗搭接的部位；（例如屏蔽體的接縫、靜電放電電流的路徑、濾波器的接地、系統(tǒng)公共地線等）

4）低阻抗搭接的實(shí)現(xiàn)方法(保證必要的低阻抗)，對(duì)于永久性連接，最理想的方法是焊接，對(duì)于長縫隙，要連 續(xù)焊接（需要注意的是，連續(xù)焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生變形）；

5）非永久性搭接的處理方法，一般采取電磁密封襯墊，選用什么種類的電磁密封襯墊，綜合考慮屏蔽效能、密封襯墊安裝方式、電化學(xué)相容性、價(jià)格等問題；

6）安裝電磁密封襯墊的表面的導(dǎo)電性如何保證；

7）充分考慮電磁密封襯墊形成的反彈力造成面板的變形，面板的剛度要足夠；

8）在惡劣環(huán)境（潮濕、鹽霧等環(huán)境）中使用，或襯墊材料與屏蔽基體材料電化學(xué)不相容時(shí)，用適當(dāng)?shù)沫h(huán)境密封措施，隔絕潮氣；

9）進(jìn)出屏蔽機(jī)箱的電纜是否采取了措施，例如屏蔽或?yàn)V波（屏蔽一般對(duì)頻率較低的干擾抑制作用較好，高頻時(shí)的效果取決于屏蔽電纜的結(jié)構(gòu)和屏蔽層的端接方式），電纜的屏蔽層與電纜兩端的機(jī)箱是否滿足“啞鈴模型” 的要求；

10）對(duì)于傳輸頻率較低的信號(hào)的電纜，或一端沒有屏蔽體的屏蔽電纜（如連接傳感器的電纜），在電纜端口處采取濾波是最好的解決方案；

11）濾波器的安裝方式是否正確，是否解決了濾波器良好接地、濾波器輸入輸出端耦合、濾波器與電纜入口之間的導(dǎo)線過長等問題；

12）如果使用了濾波連接器或?yàn)V波陣列板，在濾波連接器或?yàn)V波陣列板與機(jī)箱之間要安裝電磁屏蔽密封襯墊；

13）電源線濾波器的外殼要直接搭接在金屬機(jī)箱上，電源線要盡量短；

14）最好（數(shù)字設(shè)備更是如此）在電源入口使用帶電源插座的濾波器；

15）機(jī)箱上的縫隙或孔洞盡量遠(yuǎn)離強(qiáng)輻射源（例如，導(dǎo)線、電纜、線路板等）或敏感電路； 16）機(jī)箱上不能有任何金屬物體直接穿過機(jī)箱；

17）通風(fēng)孔上如果使用蜂窩板，蜂窩板與機(jī)箱之間必須使用電磁密封襯墊；

18）顯示窗口的處理方法，如果使用屏蔽玻璃，在屏蔽玻璃與機(jī)箱之間必須使用電磁密封襯墊；

19）針對(duì)設(shè)備上所有會(huì)受到靜電放電試驗(yàn)的部位，根據(jù)電流從阻抗最小的路徑流過的原則，預(yù)測(cè)一條電流泄放的路徑，然后分析；靜電放電路徑上或附近是否有敏感電路；

20）對(duì)靜電放電路徑附近敏感電路進(jìn)行電磁屏蔽，屏蔽層接到電路地上；

21）如果采用的是非屏蔽機(jī)箱，要在電纜入口處設(shè)置一塊較大的金屬板，為電纜接口處的濾波、電纜屏蔽層端接提供條件；

３、電路與線路板設(shè)計(jì)

1）線路板層數(shù)的確定，綜合考慮電磁兼容性要求和成本，成本允許時(shí)，盡量使用四層以上的線路板，設(shè)置一層地線面；

2）充分考慮器件的位置和方向；

3）避免時(shí)鐘諧波重合，對(duì)每個(gè)時(shí)鐘信號(hào)做一張諧波表；

4）對(duì)于多層線路板，要是高速信號(hào)、高敏感信號(hào)與地線層相鄰布置；

5）按照電路的工作頻率、電平大小、數(shù)字電路/模擬電路劃分，將不同性質(zhì)電路分別布置在線路板的不同區(qū) 域，使干擾電路與敏感電路遠(yuǎn)離；

6）不同區(qū)域的電路（對(duì)應(yīng)不同性質(zhì)的電路）使用不同的地線和電源，不同的地線和電源在一點(diǎn)連接起來；

7）對(duì)于多層線路板，不同區(qū)域的地線面在邊緣處要滿足20H法則（即，地線面的邊沿要比電源層或信號(hào)線層的邊沿外延出20H，H是地線面與信號(hào)線層之間的高度）；

8）對(duì)于專門設(shè)置地線面的多層線路板，要避免地線面上有長縫隙（地線不連續(xù)）（不包括為了分割不同地線而有意設(shè)置的縫隙）,如果地線面上有長縫隙，不能有信號(hào)線穿過地線面上的裂縫（在縫隙的上方或下方跨過縫隙）；

9）時(shí)鐘信號(hào)的回路面積必須盡量小；

10）在關(guān)鍵信號(hào)線（高頻或特敏感的信號(hào)）的臨近設(shè)置回流線（信號(hào)地線）；

11）如果采用雙層線路板，必須設(shè)置地線網(wǎng)絡(luò)（A面打上橫線，B面打上豎線，在兩者相交處通過金屬化過孔 將兩者連接起來，作為地線使用）；

12）高速時(shí)鐘線盡量短，并且不要換層布線，拐角不要90度，以免阻抗發(fā)生突變，造成信號(hào)反射；

13）所有的走線，如果它的長度（英寸）大于信號(hào)上升/下降時(shí)間（ns），應(yīng)該使用端接電阻（典型值33Ω）；

14）對(duì)所有長度（英寸）大于信號(hào)上升/下降時(shí)間（ns）的走線進(jìn)行仿真分析；

15）高速時(shí)鐘電路盡量遠(yuǎn)離I/O端口，防止高頻信號(hào)耦合到電纜上，借助電纜產(chǎn)生功模輻射； 16）在I/O區(qū)域?qū)⑦壿嫷嘏c機(jī)殼以非常低的阻抗連接起來，這點(diǎn)非常關(guān)鍵；

17）I/O接口上使用獨(dú)立的地線，這塊獨(dú)立的地線與線路板上的其它部分地線僅通過一點(diǎn)連接，這塊地線專門為濾波和屏蔽層提供干凈地；

18）安裝在線路板上的I/O接口濾波器，要盡量靠近電纜進(jìn)出口，使濾波器和電纜連接器之間（屏蔽機(jī)箱之間）的聯(lián)線最短

19）I/O接口電纜的驅(qū)動(dòng)電路要靠近機(jī)箱上的連接器；

20）對(duì)所有I/O電纜進(jìn)行共模濾波，將所有I/O電纜集中在線路板的設(shè)定I/O區(qū)域；

21）作為I/O接口濾波的旁路電容與機(jī)殼之間的連接必須阻抗很低；

22）芯片上安裝的散熱器片要多點(diǎn)接到信號(hào)地上；

23）線路板上的局部屏蔽必須選擇走線最少的界面，并對(duì)所有穿過屏蔽盒的走線濾波；

24）電源解耦電容的容量盡量??；

25）電源解耦電容與芯片電源引腳和地線引腳之間的引線盡量短；

26）使用多只相同容量的電源解耦電容，對(duì)于雙排引線器件，至少2只，對(duì)于方形封裝的器件，至少4只；

4、電纜設(shè)計(jì)

1）扁平電纜盡量在每根信號(hào)線旁邊配一根地線，條件不允許時(shí)，每兩根信號(hào)線配一根地線； 2）情況允許時(shí)，使用雙絞線，但是用雙絞線時(shí)，注意兩端電路接地，不要形成較大的地線回路；

3）使用同軸電纜時(shí)，注意外層的端接和兩端電路的接地，不要形成除了外層以外的第二條回流路徑；

4）電纜遠(yuǎn)離屏蔽體上的縫隙，開口；

5）設(shè)備外部電纜的屏蔽層與屏蔽機(jī)箱要360度搭接；

6）對(duì)于設(shè)備外部電纜，確保屏蔽層與屏蔽機(jī)箱之間的低阻抗搭接；

7）電纜上安裝鐵氧體磁環(huán)，根據(jù)需要調(diào)整繞在鐵氧體磁環(huán)上的導(dǎo)線的匝數(shù)；

8）盡量不將不同的信號(hào)線安排一個(gè)連接器或電纜中。