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便携设备的电磁干扰和电磁兼容设计时需要考虑

发布时间:19-10-09 阅读:960

便携式电子设备的尺寸日趋小巧纤薄,越来越多的新功能或新特点赓续被集成到设备中,使得便携设备的数据率及时钟频率越来越高。与此同时,便携设备必将面临着诸多潜在的电磁滋扰(EMI)/射频滋扰(RFI)源的风险,如开关负载、电源电压颠簸、短路、雷电、开关电源RF放大年夜器功率放大年夜器及时钟旌旗灯号的高频噪声等。是以,电路设计和电磁兼容性(EMC)设计的技巧水平对产品的质量和技巧机能指标将起到异常关键的感化。

电磁滋扰平日有两种情形,即传导滋扰和辐射滋扰。传导滋扰是指经由过程导电介质把一个电收集上的旌旗灯号耦合(滋扰)到另一个电收集。辐射滋扰是指滋扰源经由过程空间把其旌旗灯号耦合(滋扰)到另一个电收集。是以对EMC问题的钻研实际上便是对滋扰源、耦合道路、敏感设备三者之间关系的钻研。电磁兼容设计便是针对电子产品中孕育发生的电磁滋扰进行优化设计,使之成为相符电磁兼容性标准的产品。

在电子线路中只要有电场或磁场存在,就会孕育发生电磁滋扰。在高速PCB及系统设计中,高频旌旗灯号线集成电路的引脚、种种接插件等都可能成为具有天线特点的辐射滋扰源,能发射电磁波并影响其它系统或本系统内其他子系统的正常事情。

电磁兼容设计斟酌

为节省能源和前进事情效率,今朝大年夜多半电子产品都选用开关电源供电。同时,越来越多的产品也都含有数字电路,以便供给更多的利用功能。开关电源电路和数字电路中的时钟电路是今朝电子产品中最主要的电磁滋扰源,它们是电磁兼容设计的主要内容。

设计中,必要把模拟旌旗灯号部分、高速数字电路部分以及噪声源DC-DC电源三部分合理地分开,使互相间的旌旗灯号耦合达到最小。在器件布设方面,服从互相关联的器件只管即便接近的原则,这样可以得到较好的抗噪声效果。此外,印刷电路板中电源线和地线的设计是降服电磁滋扰的紧张手段。

一些电子产品因为对电磁兼容性的斟酌不够,致使产品没有达到电磁兼容标准的要求,从新设计将大年夜大年夜推迟产品的上市光阴,是以,电磁兼容性的改变显得对照紧张。首先,要根据实际环境对产品进行诊断,找出滋扰源及互相滋扰的道路和要领,依据阐发结果,进行有针对性的整改。如:对滋扰源进行容许范围内的减弱;分类收拾电线电缆以削减线间耦合;改良地线系统;选择高导电材料和铁磁性材料实现电磁樊篱等。当这些步伐均无法有效改良产品的电磁兼容机能时,改变电路板的布线布局是办理问题的根本法子。

电路的ESD保护

静电放电(ESD)是从事硬件设计和临盆的工程师都必须掌握的常识。很多开拓职员每每会碰到这样的情形:实验室中开拓的产品,测试完全经由过程,但客户应用一段光阴后,即会呈现非常征象,故障率也不是很高。一样平常环境下,这些问题大年夜多因为浪涌冲击、ESD冲击等缘故原由造成。在电子产品的装置和制造历程中,跨越25%的半导体芯片的毁坏归咎于ESD。跟着微电子技巧的广泛利用及电磁情况越来越繁杂,人们对静电放电的电磁场效应如电磁滋扰(EMI)及电磁兼容性(EMC)问题越来越注重。

电路设计工程师一样平常经由过程必然数量的瞬间电压抑制器(TVS)器件增添保护。如固状器件(二极管)、金属氧化物变阻器(MOV)、可控硅整流器、其他可变电压的材料(新聚合物器件)、气体电子管和简单的火花隙。跟着新一代高速电路的呈现,器件的事情频率已经从几kHz上升到GHz,对用于ESD保护的高容量无源器件的要求也越来越高。例如,TVS必须迅速相应到来的浪涌电压,当浪涌电压在0.7ns达到8KV(或更高)峰值时,TVS器件的触发或调剂电压(与输入线平行)必须足够低以便作为一个有效的电压分配器。安森美半导体的NUC2401是一款带集成低电容ESD保护功能的共模滤波器,能供给高速USB 2.0旌旗灯号需要的带宽、恰当的共模衰减及敏感的内部电路ESD保护,维持了旌旗灯号的完备性。Vishay公司VBUS054B-HS3是一种单芯片ESD办理规划,线路电容间的区别异常小,可保护双高速USB端口,以防瞬态电压旌旗灯号。还可对略低于接地电平的负瞬态进行钳位,同时在略高于5V事情电压范围对正瞬态进行钳位。

现在,电路设计工程师在高频电路设计中越来越多地采纳ESD抑制规划。只管低资源的硅二极管(或变阻器)的触发/箝位电压异常低,但其高频容量和漏电流无法满意赓续增长的利用需求。聚合物ESD抑制器在频率高达6GHz时的衰减小于0.2dB,对电路的影响险些可以轻忽不计。

电磁兼容和电路保护对所有电子产品的设计而言都是无法逃避的问题。电路设计工程师除了认识电磁兼容相关标准,设计中还需综合斟酌器件本身的机能、寄生参数、产品机能、资源以及系统设计中的每个功能模块,经由过程结构布线优化、增添去耦电容、磁珠、磁环、樊篱、PCB谐振抑制等步伐来确保EMI在节制范围之内。在拟订电路保护设计规划时,最紧张的是首先掌握因应的技巧规划和设计手段,并据此选择精确的ESD保护器件。

滥觞;电子工程网



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