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赛盛技术2012年第3期EMC技术期刊

EMC 知识

干扰和噪声的区别

定义:

干扰(Interference):除了有用信号之外的不期望的扰动噪声(Noise):叠加在有用信号之上的随机变化

区别:

1. 强调无用信号为“噪声”,强调有害信号为”干扰“;

2. 随机涨落为”噪声“,突发脉冲为”干扰“;

3. 来自内部为”噪声“,来自外部为”干扰“。

常见干扰:

技术文章

PCB设计覆铜的作用

敷铜的含义:

所谓覆铜,就是将PCB上闲置的空间作为基准面,然后用固体铜填充,这些铜区又称为灌铜。

敷铜的作用:

1)减小地线阻抗,提高抗干扰能力;

2)降低压降,提高电源效率;

3)与地线相连,还可以减小环路面积;

4)也出于让PCB 焊接时尽可能不变形的目的,大部分PCB 生产厂家也会要求PCB 设计者在PCB 的空旷区域填充铜皮或者网格状的地线。

5)可以起到一定的回流作用,如果板层较多且层设置合理,敷铜回流的作用就很小;

6)可以起到一定的屏蔽作用,将上下两敷铜平面想象成无限大,就成了一个屏蔽盒,敷铜永远做不到这点,就像机箱一样。

敷铜时注意事项:

1)对于需要严格阻抗控制的板子,不要敷铜,敷铜会由于敷铜与布线间的分布电容,影响阻抗控制;

2)对于器件以及上下两层布线密度较大的PCB,不需要敷铜,此时敷铜支离破碎,基本不起作用,而且很难保证良好接地;

3)对于单双面电源板,老老实实在电源线边跟地线,不要用敷铜,敷铜的话很难保证环路;

4)如果是4层(不包括4层板)以上的PCB,且第二层和倒数第二层为完整地平面,可以不用敷铜,但如果上下两层器件和布线密度较小,敷铜更好;

5)4层以下PCB如果阻抗要求不严格,可以在有空间情况下敷铜,因为4层以下PCB层间距离较远(>10mil),此时敷铜,敷铜与线间距7mil左右,可以起到一定的回流作用;

6)多层数字板内坚决用平面层,不要用敷铜代替,一是敷铜如果为网格,阻抗很高,二是如果布线布不通,懒人就直接将信号线布这层,弊端太多;

7)内层如果都是单带状线,布线较少的层可以不用敷铜,如果双带状线,可以敷铜,此时要注意内层敷铜良好接地,这种方案前提是单板阻抗控制不做要求。

案例分析

继保器ESD问题的分析

一、问题描述

某机柜上用的继电保护系统在进行ESD接触8KV空气、15KV测试的时候,系统会出现接收和发送数据不相同的错误;

二、问题分析:

通过分析原因是由于网络端口以及产品的各边之间相互搭接不好,使静电耦合进设备里面的PCB上,导致数据出现通讯错误。

三、整改措施:

1、将网口接口与外壳搭接通过铜箔多点接触,接触良好。

2、对前盖与机壳的搭接面进行打磨,以去掉表面的绝缘涂层,并增加4条导电

泡棉,使前盖与外壳之间搭接良好。

四、结论

通过追加以上对策后,抗静电能力明显提高,可以满足测试的要求,静电场的耦合干扰是静电的一个主要途径,这样做可以使产品内部耦合静电干扰的概率大大减小。

看图说EMC

结构设计点评:

下图为某网络交换机产品,由于侧边盖采取的是电镀的工艺,所以一整块侧边结构件全部镀了漆,据结构供应商说,电镀的比喷漆的漆会更加细腻,没有喷漆那么毛糙,但是不能把搭接的地方裸露出来。

点评:不管是采用什么工艺喷漆,要搭接的地方一定要搭接,尤其是对于金属结构的产品,搭接很关键。

结构布线设计点评:

下图为球形日光灯内部PCB和输入线示意图,粉色线为AC230电源输入线,穿过梯形的PCB下面之后到达左边的A接口(A接口是给其它类似产品预留的电源接口),然后通过蓝色的加磁环的线给PCB供电。

点评:通过频谱分析AC230 线缆的干扰比较大,再仔细观察PCB和线缆,线缆正好从PCB的开关电源上通过,很容易耦合干扰,后面把电源接口改到A接口会好很多,后面也建议蓝色的线也要缩短,即加一个磁环后便直接到外面了,不要再结构内部绕一圈再出去。

问题解答

问1:一般根据什么办法判断EMI问题所在?

答:先进行RE、CE检测,以找出元件、电路、线带等噪声信号大小及频谱。再由此频谱找出干扰源的位置,并以最有效及省时的方法加以消除。除此之外,可由被测件信号特性比如Clock、Memory Cycles、数据率、CRT扫描频率、PWR电源开关频率中得知其衍生的频谱分布情况;扰此由隔离分区法逐一找出可疑干扰源所发出的噪声频谱并加确认。

问2:简要说明电路设计中EMI控制的工作重点是什么?

答:1)将信号的回路线与信号线尽量接近以减小环路面积,接地以最短路径最小阻抗为主,以便消除CE噪声;

2)电路中的CE噪声需要确定由CM还是DM产生,再确定采用何种方法消除CM、DM噪声;

3)为了降低噪声电压,除了尽量减小噪声电流及接地阻抗外,电缆线端点的阻抗匹配也是工作要点,如果将阻抗匹配做好可以疏导噪声电流,避免因为反射造成驻波在原接地阻抗面形成更大的噪声电压;

4)为了消除线路中由杂散R、L、C所产生的噪声共振频率,通常降低线路中Q值的方法来改进。

问3:EMI设计控制工作的重点在哪些方面?

答:做好信号线中回路电流的隔离与接地工作,因为一般信号电流大多在隔离良好的情况下传输,例如同轴电缆线信号电流在介质包裹下传输,而回路电流则与隔离接地有关,所以除了力求将信号回路间的距离缩短外,可利用噪声电流在信号与回路间大小相等方向相反的特点来抵消噪声防止外泄。另外,还需要慎重选择隔离线以防止噪声外泄或外来场强干扰,而且电缆线端点的阻抗匹配也是工作的重点。因为将阻抗匹配做好可使得噪声电流得以疏导,以免由于反射造成驻波在原接地阻抗面形成噪声电压。为消除线路中由于杂散R、L、C所产生的噪声共振,通常以降低线路中Q值为主,同时可以减小噪声共振电流。隔离效果完全取决于两隔离材料之间的结合阻抗大小,此结合阻抗越小隔离越好,结合阻抗越大隔离越差。

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