簡(jiǎn)單的EMC小課堂

一、什么是EMC？EMC即電磁兼容，一個(gè)電子系統如果能與其他電子系統相兼容工作，既不產(chǎn)生干擾也不對外界干擾敏感的話(huà)，就稱(chēng)該電子系統與其環(huán)境電磁兼容。以下是消費類(lèi)電子電磁輻射測試簡(jiǎn)單示意圖：

EMC電磁能量由輻射源產(chǎn)生后，通過(guò)電磁場(chǎng)的方式進(jìn)行耦合傳輸，最后被接收器接收，這三方面構成了EMC問(wèn)題的基本框架，無(wú)論是進(jìn)行電子產(chǎn)品的EMC設計還是對已有產(chǎn)品進(jìn)行EMC整改，都是圍繞這三個(gè)方面進(jìn)行，與此對應的防止干擾的途徑有三種：

（１）抑制源的發(fā)射；

（２）盡可能使耦合路徑無(wú)效；

（３）使接收器對發(fā)射不敏感。

２.１抑制源的發(fā)射

電磁輻射的源頭是電路中產(chǎn)生變化的電信號，如變化的電壓或電流，在數字系統中這種電信號很常見(jiàn)，比如時(shí)鐘信號，數據以及DCDC開(kāi)關(guān)電源等，這些信號并不是理想的方波信號，波形可能是如下圖這種：

由傅里葉變換可知，任何時(shí)域信號都能進(jìn)行頻域轉換，其中數字脈沖信號在時(shí)域的快速上升／下降時(shí)間是該信號在頻域中高頻譜分量的主要源頭，由E＝ｋAＩｆ＾２／D可知頻率ｆ越高，其輻射能力越強，而數字設備由于脈沖和電壓具有很豐富的高頻諧波，因此會(huì )產(chǎn)生很強的輻射。

那么我們說(shuō)要抑制源的發(fā)射該怎么做呢？由上面已經(jīng)知道源的高頻分量主要與信號的上升／下降時(shí)間有關(guān)，所以如果能減緩數字信號的上升／下降時(shí)間對EMC將起到非常大的作用，在常見(jiàn)的整改措施中，我們通常會(huì )在一些數字脈沖信號輸出引腳處對地并聯(lián)一個(gè)小電容，也是同樣的道理。

２.２盡可能使耦合路徑無(wú)效

電磁輻射主要通過(guò)兩種方式傳遞干擾，一種是以空間電磁波形式傳遞干擾，另一種是通過(guò)在導線(xiàn)中以傳導形式傳遞干擾。前者是高頻電流利用殼體和連接線(xiàn)以電磁波形式污染空間電磁環(huán)境，后者則是干擾通過(guò)電源線(xiàn)騷擾公共電網(wǎng)或其他端子影響相連的設備。

如何使耦合路徑無(wú)效？屏蔽和濾波都是比較常用的手段?？梢詫⑤椛湓雌帘纹饋?lái)減少其空間輻射，對于通過(guò)導線(xiàn)輻射出來(lái)的干擾，通常需要結合多種手段，常用的濾波器件有電容、電感、磁珠以及共模電感，對于不同子系統之間的線(xiàn)纜，還需要考慮是否需要對線(xiàn)纜進(jìn)行屏蔽，因為如果干擾通過(guò)空間耦合到電纜再輻射出來(lái)，對端口的濾波效果就體現不出來(lái)了。

案例：以下是對一個(gè)車(chē)載中控屏做的EMC整改測試數據，其EMC問(wèn)題是LVDS屏時(shí)鐘（時(shí)鐘信號52MHz）的高次諧波輻射超標，一般的處理方式是在信號端口輸出端對差分對信號加共模濾波器，由于原先沒(méi)有預留位置，加上LVDS信號線(xiàn)太細無(wú)法加共模，后面對信號線(xiàn)中的數據線(xiàn)并聯(lián)了小容值的電容，時(shí)鐘信號加小容值電容無(wú)法正常顯示，只能串聯(lián)了兩個(gè)小阻抗的磁珠，并對屏排線(xiàn)進(jìn)行了屏蔽處理，以下是處理前后數據對比：

整改前數據

整改后數據

從數據對比可以看出，通過(guò)電容濾波以及對數據線(xiàn)進(jìn)行屏蔽，可以有效降低電磁輻射。這里信號原先的路徑是從芯片出來(lái)后經(jīng)過(guò)排線(xiàn)到屏端，其中時(shí)鐘信號的高次諧波在發(fā)送過(guò)程中還會(huì )串擾到與它靠近的信號線(xiàn)，因此在信號線(xiàn)上濾波需要考慮同時(shí)濾除其他信號線(xiàn)的高次諧波，這里通過(guò)對地并電容減小了信號高頻的回路，進(jìn)而減小了輻射，同時(shí)對排線(xiàn)的屏蔽處理也降低了輻射強度。

２.３使接收器對發(fā)射不敏感

使接受器對發(fā)射不敏感，目的是為了讓設備在某電磁環(huán)境下能穩定運行，與之對應的要做的就是產(chǎn)品的抗擾度測試，測試項目有傳導抗擾測試，如靜電測試，浪涌測試，大電路注入（BCI）測試，輻射抗擾測試。

分析抗擾類(lèi)問(wèn)題從兩個(gè)角度切入，設備的敏感點(diǎn)是什么和干擾是如何影響到設備的。以靜電接觸放電測試為例，當靜電放電瞬間，大部分能量流向PCB地，由于靜電屬于高頻信號，少部分能量會(huì )耦合到信號線(xiàn)上。這樣會(huì )造成：

（１）流向地的靜電如果沒(méi)有很好的疏導，當這股能量流過(guò)芯片就會(huì )造成芯片損壞；

（２）少部分能量在信號線(xiàn)上流竄，產(chǎn)生的干擾信號會(huì )造成系統的錯誤動(dòng)作。

為了處理這個(gè)問(wèn)題，需要首先明確被干擾的對象，確定系統中被干擾的對象，然后找出干擾是以什么方式，什么路徑影響系統的，如果能明確干擾路徑，那么我們就可以通過(guò)堵和疏的方式進(jìn)行靜電防護。