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什么是EMC设计和EMC设计滤波电容选择要点

2017-09-06
类别:基础知识
eye 438
文章创建人 拍明

  EMC(Electro MagneTIc CompaTIbility)——电磁兼容,是指电子、电气设备或系统在预期的电磁环境中,按设计要求正常工作的能力,也是电子、电气设各或系统的一项重要的技术性能。就世界范围来说,电磁兼容性问题已经形成一门新的学科,也是一门以电磁场理论为基础,包括信息、电工、电子、通信、材料、结构等学科的边缘科学,同时也是一门实践性比较强的学科,需要产品工程师具有丰富的实践知识。电磁兼容的中心课题是研究如何控制和消除电磁干扰,使电子设备或系统与其他设备联系在一起工作时,不导致设备或系统的任何部分的工作性能的恶化或降低。一个设计理想的电子设备或系统应该既不发射任何不希望的能量,又应该不受任何不希望有的能量的影响。当然,在电子设备或系统出厂前,衡量其EMC J眭能好坏的主要依据就是FMC测试结果。这些测试,就是模拟产品在实际工作环境中发生的一些骚扰和干扰,如图所示。目前,衡量一个产品的EMC跬能主要从以下两个方面来考虑。

  (1)EMI(Electro MagneTIc Interference)——电磁干扰性能。即处在一定环境中的设备或系统正常运行时,不应产生超过相应标准所要求的电磁能量于扰。这样的电磁干扰有:

  从电源线传导出来的电磁骚扰;

  从信号线、控制线传导出来的骚扰;

  从产品壳体(包括产品中的所有电缆)辐射出来的骚扰;

  从电源端口传导出来的谐波电流(Harmonic);

  电源端口产生的电压波动和闪烁(FluctuaTIon and Flicker)。

滤波电容.jpg

  (2)EMS(Electro Magnetic Susceptibility)——电磁抗扰度性能。即处在一定环境中的设各或系统正常运行时,设各或系统能承受各种类型的电磁能量干扰。这种电磁能量干扰主要有:

  静电放电;

  电源端口的电快速瞬变脉冲群;

  信号线、控制线端口的电快速瞬变脉冲群;

  电源端口的浪涌和雷击;

  信号线、控制线端口的浪涌和雷击;

  从空间传递给产品壳体的电磁辐射;

  电源端口传入的传导干扰;

  电源端口的电压跌落与中断。

  EMC设计则是在产品设计过程中,利用一定的设计技巧和额外的技术手段提高产品的EMC性能(包括产品的抗干扰能力和产品的抗骚扰水平),并能在一定环境中按照产品的设计期望正常运行。为了衡量到达实际应用环境前产品的EMC性能,则需要进行EMC测试。对应于以上产品各项FMC指标,EMC测试通常也有如下两个方面。

  (1)EMI电磁干扰测试

  电源线传导骚扰(CE)测试;

  信号、控制线传导骚扰(CE)测试;

  辐射骚扰(RE)则试;

  谐波电流(Harmonic)呗刂试;

  电压波动和闪烁(Fluctuation and Flicker)测试。

  (2)EMS电磁抗扰度测试

  静电放电(ESD)抗扰度测试;

  电源端口的电快速瞬变脉冲群(EFT/B)抗扰度测试;

  信号线、控制线的电快速瞬变脉冲群(EFT/B)抗扰度测试;

  电源端口的浪涌(SURGE)和雷击测试;

  信号线、控制线的浪涌(SURGE)和雷击测试;

  壳体辐射抗扰度(RS)坝刂逑;

  电源端口的传导抗扰度(CS)测试;

  信号线、控制线的传导抗扰度(CS)测试;

  电源端口的电压跌落与中断测试(DIP)。

  对于汽车及车载电子设备,由于其电磁环境与供电环境相对特殊,其EMC测试也相对特殊,但也可分为EMI测试和EMS测试两大类。它更加突出ISO、CISPR和SAEJ标准的重要性,具体的FMC测试项目有两个。

  (1)EMI测试

  符合CISPR25(对应国标为GB18655)、CISPR12(对应国标为GB14023)、SAEJ551/5(对应国标为GB18387)标准的辐射骚扰测试;

  符合CISPR25(对应国标为GB18655)标准的传导耦合/瞬态发射骚扰测试。

  (2)EMS测试

  符合1507637-1/2标准规定的电源线传导耦合/瞬态抗扰度测试;

  符合1507637-3标准规定的传感器电缆与控制电缆传导耦合/瞬态抗扰度测试;

  符合150114527(对应国标为GB17619)标准规定的射频传导抗扰度测试;

  符合15011452-2(对应国标为GB17619)标准规定的辐射场抗扰度测试;

  符合15011452-3(对应国标为GB17619)标准规定的横电磁波(TEM)小室的辐射场抗扰度测试;

  符合15011452-4(对应国标为GB17619)标准规定的大电流注入(BCI)抗扰度测试;

  符合15011452-5(对应国标为GB17619)标准规定的带状线抗扰度测试;

  符合15011452-6(对应囟标为GB17619)标准规定的三平板抗扰度测试;

  符合15010605标准的静电放电抗扰度测试。

  EMC设计不能像硬件电路设计、结构设计、软件设计等设计活动可以单独存在,它依附于产品的其他设计活动中。如果一定要对EMC设计活动进行分类,那么主要包括:

  (1)产品的EMC标准和需求分析;

  (2)产品机械结构构架的FMC设计,包括产品中的电缆部分的设计;

  (3)电路原理图的FMC设计;

  (4)PCB的EMC设计;

  (5)EMC测试过程中出现问题的改进。


  EMC设计滤波电容选择要点


  电容在EMC设计中非常重要,也是我们常用的滤波元件!但在我培训的过程中发现,大家对电容的使用并不是很明确!这里我把电容滤波的2个要点介绍一下:

EMC设计滤波电容选择要点.jpg

  1、电容滤波是有频段的,很多人以为电容是越大越好,其实不然,每个电容有一定的滤波频段,大电容滤低频,小电容滤高频,主要是根据电容的谐振频点来决定,电容在谐振频率点处有最佳的滤波效果!在以谐振点为中心的一段频段之内有较好的滤波效果,其他部分滤波效果不佳!电容的谐振点与电容的容值以及ESL(等效串联电感)相关,具体大家可以查一下网上资料,以及会议学校学习串联谐振电路的理论分析就会知道!通常我们建议在电源端口增加UF级别电容来滤波几百KHZ到5MHZ之间的差模干扰,原因就是UF级别电容谐振点在1MHZ左右。另外建议加在高频数字电路上我们建议加1nF贴片电容,原因就是1nf电容的谐振频率在100MHZ之间,不同厂家谐振频点有所不同,这样比较好滤波几十MHZ到200MHZ干扰,有利与EMI问题解决!

  2、电容选好了,不代表就能滤除干扰!河水泛滥,到达高水位,这时我们往往会增加一条沟渠引流,那么引到的地方必须是一个低水位的,如果引到一个高水位的水库的话,反而会引起水倒灌,抬高水位。电容滤波与治水问题是一样得,电容只是起到一个沟渠得作用,能否滤波还取决与电容接的地上干扰的大小。我们经常发现工程师解决干扰问题加电容没有效果,有很大程度是地上干扰本身很大!反而把地上干扰引到信号或电源上来!大家需要注意,地上干扰在有些情况小并不是最小的!所以我们强调滤波有一个重要的基础,就是所接的地要干扰小,就是通常说的“静地”。

  所以说,我们采取电容滤波时要达到滤波效果,必须选取合适的电容以及接干扰比较小的!电容可以根据器件手册与经验,干扰小的地可以在调试时采取仪器方法,有经验工程师在前期原理图以及PCB时要考虑。



责任编辑:Davia

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标签: 滤波电容

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