EMC常見問題及解決方法分享

目前世界各個(gè)國家的產(chǎn)品認(rèn)證法規(guī)要求任何電子相關(guān) 產(chǎn)品在本國銷售必須帶有相應(yīng)標(biāo)識(shí)，以表明產(chǎn)品符合安全和電磁兼容的標(biāo)準(zhǔn)要求。如中國的 CCC 認(rèn)證，美國的 FCC 和歐盟的 CE 認(rèn)證等，已成為 WTO 規(guī)則中的技術(shù)貿(mào)易壁壘（TBT ），如圖 1和圖 2所示。

EMC 的指標(biāo)是目前在所有法律法規(guī)所要求的項(xiàng)目中，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)最難以達(dá)到的。 2006年調(diào)查表明，EMC問題是電子工程師在研發(fā)設(shè)計(jì)是遇到的最大挑戰(zhàn)，由于EMC的設(shè)計(jì) 經(jīng)驗(yàn)較少，經(jīng)常在設(shè)計(jì)完成之后才進(jìn)行 EMC 的測試，一旦測試發(fā)現(xiàn)問題，會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品準(zhǔn)備上市銷售了，EMC 的問題總是沒有時(shí)間來解決，項(xiàng)目總是要不斷的延遲，需要再花費(fèi)大量的時(shí)間去解決，相信這是每位遇到 EMC 問題的研發(fā)人員的深刻體會(huì)。

所以解決 EMC 的問題應(yīng)該在產(chǎn)品研發(fā)的過程之中予以解決，而不是在產(chǎn)品研發(fā)完成之后再進(jìn)行修補(bǔ)，在設(shè)計(jì)中應(yīng) 遵循一些 EMC 的設(shè)計(jì)導(dǎo)則，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對(duì)電路設(shè)計(jì)和 PCB 設(shè)計(jì) 進(jìn)行評(píng)審，并在每個(gè)研發(fā)階段應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的 EMC工程測試，以發(fā)現(xiàn)潛在的問題。

從 EMC 問題產(chǎn)生的根源上解決問題永遠(yuǎn)比在表面上解決（如屏蔽）要好的多，且成本更低，且在整個(gè)項(xiàng)目研發(fā)流程中，對(duì) EMC 問題解決的越晚，所產(chǎn)生的成本會(huì)更高。

EMC常見問題及解決方法分享

由于各個(gè) EMC 的測試項(xiàng)目不同，問題產(chǎn)生的原因也不盡相同，相應(yīng)的解決方法也不同，產(chǎn)品設(shè)計(jì)中常見的電磁兼容性問題有以下幾種。

一、輻射發(fā)射無法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求問題

典型的產(chǎn)品電磁輻射問題如下圖 3所示，有一些頻率點(diǎn) 上超出標(biāo)準(zhǔn)的要求，由于輻射發(fā)射的測試不確定度很大，各個(gè)實(shí)驗(yàn)室之間的測試結(jié)果差異很大，許多公司都要求輻射發(fā) 射的測試結(jié)果有 4-6dB 的裕量。

EMC常見問題及解決方法分享

類似輻射發(fā)射超標(biāo)的情況經(jīng)常發(fā)生，要想解決，須弄清楚輻射產(chǎn)生的根本原因，據(jù)筆者分析，可能的輻射問題來源有［1］：

1.印刷線路板中走線問題引起的，如圖4.

在 PCB 板走線中應(yīng)該注意一些高速信號(hào)的回流路徑，我們知道信號(hào)即有電壓也會(huì)存在電流，而信號(hào)電流總是要流回其源頭，如果高速信號(hào)的回流路徑過大，形成環(huán)路，很容易對(duì)外輻射能量。

2.連接 PCB 板的電纜引走的問題，如圖 5。

而與電路板相連的電纜也是產(chǎn)生輻射問題的原因之一，因?yàn)楦咚傩盘?hào)電流在電纜中流動(dòng)由于環(huán)路和阻抗不匹配等原因很易對(duì)外產(chǎn)生共模或差模的電磁輻射。

3. 電路中某些器件的快速切換。

高速電路中存在著眾多的高速器件，高速器件在快速的切換時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的電流的高速變化，從而引起能量的輻射。

4. 多層印制板的板層設(shè)計(jì)不合理

圖 6 PCB板間的電磁場分布

在多層電路板中，如果疊層設(shè)計(jì)不合理，疊層之間的電磁場耦合存在天線效應(yīng)，對(duì)外進(jìn)行能量輻射，如圖 6所示。

圖 7 信號(hào)走線問題仿真分析［3］

輻射的能量從哪里出來，如何解決？通常要花費(fèi)工程師相當(dāng)長的時(shí)間來進(jìn)行分析解決。圖 7的仿真分析結(jié)果則很清晰表明的產(chǎn)生輻射問題的機(jī)理，在高頻狀態(tài)下，電流總是尋找最短路徑回到源端，在存在障礙的情況下（高阻抗、環(huán) 流面積大）就會(huì)對(duì)產(chǎn)生輻射。

屏蔽是解決輻射問題的直接辦法，但卻不能根除問題根源，并會(huì)帶來許多其他問題，設(shè)計(jì)成本會(huì)上升，且在產(chǎn)品生產(chǎn)中增加工藝的復(fù)雜性，生產(chǎn)成本也會(huì)增加。所以說屏蔽是解決輻射問題的最后的辦法，絕大多數(shù)的問題都可以用最簡單的辦法，也是最低成本的辦法于以解決。

分析信號(hào)特性，找出問題根源，進(jìn)行信號(hào)設(shè)計(jì)和 PCB 板的良好設(shè)計(jì)是解決此類問題的最佳方案，幾乎不用增加任何成本。

閱讀全文