EMC电磁兼容设计与案例分析PPT推荐.pptx

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,dB在整改中的应用,15%,50%,30%,0.94%,假设有一个如下图所示的被测设备,该设备在测试时在某个频率点上辐射发射超标。

经分析，造成辐射发射超标的有如下几个因素，对其影响的百分比如图所示。

4%,dB在整改中的应用,为使设备满足EMC标准的要求，依次分别对5个辐射途径采取有效的屏蔽措施，设备电磁发射的改善过程为：

E解决最大辐射途径改善量=20lg1/0.5=6dBE解决第二大辐射途径改善量=20lg0.5/0.2=8dBE解决第三大辐射途径改善量=20lg0.2/0.05=12dBE解决第四大辐射途径改善量=20lg0.05/0.01=14dBE解决最小辐射途径改善量=20lg0.01/0.0006=25dB,dB在整改中的应用,如果不解决最大的辐射途径,整个改善量仅为改善量=20lg1/0.5=6dB如果只解决最小辐射途径,改善量为改善量=20lg1/0.99060dB仅处理任何一个泄露源，即使泄漏量很大，有可能导致超标点的改善在分贝数降低上体现得并不明显；

如果逐个对辐射源进行处理，即使泄露量最小，分贝数降低也可能很大；

并不说明第五个辐射源是主要的泄露源，只能说明是最后一个泄露源。

正确的诊断方法：

处理完的泄漏源，即使改善不明显，也不能拆除，保留着，继续对其他可疑点进行处理，直到满足要求为止，再按照成本、工艺复杂程度去除措施，满足要求为原则。

电磁兼容设计与控制,EMC概述EMC认证测试整机EMC设计与案例PCB板EMC设计与案例如何保证产品EMC性能,我厂产品EMC测试内容,v项,目,v内容,C,vE102,v,10kHz10MHz电源线传导发射,C,vS101,v,25Hz50kHz电源线传导敏感度,C,vS114,v,R,vE102,v,R,vS103,v,10kHz40GHz电场辐射敏感度,C,vE101,v,C,vE106,v,10kHz40GHz天线端子传导发射,C,vS106,v,vS116,Cv度,R,vE101,v,检验电缆束上感应的能量是,10kHz400MHz电缆束注入否传对导设敏备感造度成干扰，模拟空间,电磁波通过电缆进入设备的过,10kHz18GHz电场辐射发程射。

模拟在受试设备电缆上可能出现,电源线尖峰信号传导敏感的度衰减正弦波干扰，可直接由外界10kHz100MHz电缆和电电源磁线脉阻冲尼激正励弦产瞬生变，传也导可敏感由其他电,缆上耦合。

与CS114相同，只是注,入波形和幅度不同。

25Hz100kHz磁场辐射发射,模拟受试设备的附近发生雷,25Hz10kHz电源线传导发电射时，在受试设备电源线上产,生的干扰现象。

EMSCAN检测平台及附件,面对认证我们怎么做？

确保整机与系统一次性通过认证测试！

整机与系统的EMC预测试CE101预测试：

交流供电，1A以下测试值75dBuV以下，2A以下80dBuV以下，按照极限相应放宽；

CE102预测试：

确保与限制线留6dB以上余量，我们一般留10dB以上余量；

RE102预测试：

环境底噪声较大，测试值（比如工作频率谐波）应淹没在底噪声之下；

CE106预测试：

测试谐波抑制。

电磁兼容设计与控制,EMC概述EMC认证测试整机EMC设计与案例PCB板EMC设计与案例如何保证产品EMC性能,整机EMC设计与案例

（一）CE101设计与案例

（二）CE102设计与案例（三）RE102设计与案例,电磁兼容设计与控制,为什么要限制谐波？

开关电源和可控硅器件的大量应用：

提高了人们对电能的利用效率；

非线性的电能转换又在电网中引入了大量的谐波电流。

过量的谐波发射会导致电网受到污染，使其达不到质量要求（要求电网上的谐波电压不能超过供电电压的5%），或者对使用同一个电网的其他设备造成干扰、使其产生故障。

谐波频率范围内的传导发射会伴随一定的辐射发射，对执行任务的海军飞机产生影响，降低侦查系统的灵敏度、影响声音检测系统的正常工作。

海军的水面舰船和潜艇设备必须通过CE101测试。

哪些电源谐波试验会失败？

交流和直流供电设备都会出现谐波问题吗？

直流供电设备一般不用考虑：

大部分DC-DC变换器的工作频率高于10KHz；

大部分数字电路的时钟频率也高于10KHz。

交流供电设备，由于负载的非线性，谐波试验往往会出问题。

CE101测试案例,CE101测试案例,150Hz超标5dBuA250Hz超标1dBuA3A标准线,谐波怎么产生？

谐波问题怎么解决？

解决谐波问题需要改善输入电流的波形，使之尽量接近正弦波。

需要进行无源或有源功率因数校正。

电容滤波电路整流后的滤波平滑电容越大越好？

LC滤波电路：

单硅钢片电感的滤波电路，需要的电感量很大（mH级），利用电感对电流的缓冲作用，使整流桥的导通角增大，供电电流波形展宽，改善功率因数。

LC滤波优缺点,加入PFC电感，功率因数提高，电流降低，极限降低；

只加PFC电感对高次谐波抑制明显，但对3次抑制不太明显。

LC谐振式滤波电路利用LC并联或串联谐振滤波电路，使谐振点在工频谐波频点上，对谐波抑制起一定的作用。

若需要对多次谐波进行抑制，需要设计多组。

且频率较低，不易调试。

逐流式滤波电路：

电容放电点在Um/2处，电路达到稳定后，整流二极管导通时间明显增大，输入电流波形得到较大的改善（接近正弦波），功率因数可达到0.9。

输出电压波动幅度较大，若后级稳压电路能够承受，是一种很好的方法。

CE101案例解决,CE101案例解决,无源PFC校正优缺点,优点：

原理、结构简单，容易实现，价格成本低；

缺点：

一旦出现问题，单一的措施一般不能解决问题，体积大；

功率因数提升较小，一般不超过0.7（改进前0.50.6）；

有电压降：

若负载功耗较大，由于电感缓和电流作用，致使电源不能提供瞬时大能量，会有电压降，如电台接收和发射状态；

对大功耗负载，必须使用升压电路解决电压降问题，致使电源在轻、重载情况下电压不一样（如接收与发射），给电路的稳定运行带来一定隐患。

有源PFC校正,CE101设计要求,海军单机设备（水面舰船和潜艇）：

功耗大于60W必须采用PFC校正电路（无源或有源）；

功耗大于150W必须采用有源PFC校正电路。

海军系统集成（水面舰船和潜艇）：

根据前期测试结果，系统集成中的各分设备电源必须采用有源PFC校正电路。

整机EMC设计与案例

（一）CE101设计与案例

（二）CE102设计与案例（三）RE102设计与案例,电磁兼容设计与控制,干扰电流的种类,电子设备,差模干扰电流,共模干扰电流,由设备,原因；

由设备,因。

信号线中，在信号与信号地线的环路中感应干扰；

电源线中，由电路中其他器件（开关电源等）和感性负载通断所产生（幅度往往很大），会影响设备工作。

外界电磁场感应；

电缆两端设备所接的地电位不同；

设备上电缆与大地之间有电位差。

主电源板设计要求,主电源板采用“浮地”设计，即采用“双线进、双线出，正负线与地隔离”的布线方法。

CE102解决措施,共模扼流圈,差模电容（X电容）,共模电容（Y电容）,滤波电容如何选择？

直流电源滤波：

X电容采用CL21聚酯薄膜电容，典型值2.2uF；

Y电容采用CBB聚丙烯电容，0.1uF或更大。

交流电源滤波：

必须使用安规X电容（金属化膜），典型值0.22uF；

必须使用安规Y电容（陶瓷），由于漏电流限制，容值小于10000pF，一般4700pF。

滤,电容如,何选择？

安规X电容,类别峰值脉冲电压K波V应用,施加峰值脉冲电压UP（KV）,X1,2.5，4.0,高脉冲电路,C1uF,4.0;

C1uF,4/（C0.5）,X2,2.5,一般用途,C1uF,2.5;

C1uF,2.5/（C0.5）,X3,1.2,一般用途,-,安规Y电容,类别,额定电压,施加脉冲峰值电压UP（KV）,Y1,250,8.0,Y2,150，250,5.0,Y3,150，250,-,Y4,150,2.5,电源板输入的滤波处理,电源板输入的滤波处理,输入无滤波措施,电源板输入的滤波处理,输入输出耦合,输入输出耦合一般发生在高频段，在10MHz以下也会发生耦合吗？

输入输出耦合,滤波器输出线太长；

电源板输入输出均无滤波措施（两个开关电源模块）；

输出线没双绞（双绞线并不能解决共模干扰问题）；

输入输出耦合,输入输出耦合,内部空间电磁环境复杂，给设备稳定运行带来隐患；

不管输入端有没有滤波器，都要求电源板有输入输出滤波措施！

直流风扇的问题,210KHz900KHz超标,直流风扇的问题,直流风扇,直流风扇的问题,增加两磁环（各绕8圈）,直流风扇的问题,“浮地”的效果,“浮地”的效果,“浮地”的效果,“浮地”的效果,共模滤波的重要性,共模滤波的重要性,最初版本,整改版本,改版版本,共模滤波的重要性,良好接地的效果,滤波器接地阻抗,实际干扰电流路径,预期干扰电流路径,良好接地的效果,良好接地的效果,良好接地的效果,良好接地的效果,CE102设计要求,主电源板：

采用浮地设计方法；

输入输出要滤波，共差模滤波均有，即使整机电源输入端有电源滤波器。

滤波器：

避免输入输出耦合；

接地良好；

接地点与主机接地点选得一致。

整机EMC设计与案例

（一）CE101设计与案例

（二）CE102设计与案例（三）RE102设计与案例,电磁兼容设计与控制,屏蔽前的场强E1,屏蔽后的场强E2,对电磁波产生衰减的作用就是电磁屏蔽,电磁屏蔽作用的大小用屏蔽效能衡量:

SE=20lg（E1/E2）dB,电磁屏蔽效能,场强,距离,吸收损耗A,R1,R2,SER1R2AB,入射波,RABB,实心材料屏蔽效能,屏蔽的材料厚度？

屏蔽腔体材料（壁厚）越厚越好？

屏蔽材料2mm厚即可提供良好的屏蔽效果，除低频磁场外，大部分金属材料可以提供100dB以上的屏蔽效能。

如何保证良好电磁屏蔽？

屏蔽体导电连续,没有穿过屏蔽体的导体,屏蔽效能高的屏蔽体,条件允许：

选择适当的屏蔽材料,屏蔽效能与屏蔽体接地与否有关系吗？

机箱不连续性,显示窗,调节旋钮,电缆插座,缝隙,电源线,键盘保险丝,通风口,指示灯,喇叭口,显示窗的处理,屏蔽玻璃显示窗,屏蔽玻璃屏蔽法,隔离仓,导电衬垫滤波器,显示窗导电衬垫,隔离仓屏蔽法,显示窗的处理,显示窗辐射超标,屏蔽丝,网导电布,显示窗的处理,显示窗处理效果,显示窗辐射超标,显示窗的处理,缝隙的处理,紧固点间距要求：

低屏蔽要求时取50100mm高屏蔽要求时取2050mm具体取值需考虑缝隙的深度以及结合面零件的刚性等。

刚性好，可以取大值，反之取小值。

缝隙的处理,尽量避免线接触，增加缝隙接合面尺寸。

缝隙处理案例,面板金属件与四周壳体不通，采用胶粘合的方式。

缝隙的处理,屏蔽材料大小的选择,选用的橡胶条太大；

在安装橡胶条时，点胶要间隔一定距离。

覆盖金属丝网：

应用较为广泛，需要有金属压圈；

穿孔金属板：

有稳定的屏蔽效能，能够满足我司目前的屏蔽需求；

波导通风窗：

在屏蔽要求较高或系统机柜级别用，成本太高。

通风孔的处理,键盘孔的处理,操作器件（特别是键盘）的开口在结构上要求采用栅格形状，如果条件允许，最好采用圆形栅格，严禁采用开大口形式。

键盘板的处理,喇叭孔的处理,推荐,连接器的处理,连接器的处理,功放电源和控制连接器与机壳开路！

良好的EMC性能不只靠设计完成，需要较好的工艺进行保障。

连接器的处理,电缆的处理,单机都已顺利通过EMC认证测试，组成系统后比较难通过？

电缆是罪魁祸首，导致机箱屏蔽效能下降，进出三种方式：

通过电缆连接器：

去除连接器与机箱的不导电物质，电缆屏蔽层与连接器良好端接，360端接；

通过滤波器：

注意滤波器安装、输入与输出隔离；

直接出机箱：

严禁未经处理的电缆直接出机箱。

电源电缆辐射,设备互连电缆辐射,电缆的处理,电缆的处理“猪尾巴”,卡箍卡住屏蔽层,导电布,屏蔽层接到直流负线,电源电缆处理效果,互连电缆处理效果,电缆的处理电源电缆辐射设备互连电缆辐射,RE102设计要求,屏蔽体应结构简洁，尽量减少不必要的孔洞，尽可能不要增加额外的缝隙；

避免开细长孔，通风孔尽量采用圆孔并阵列排放；

屏蔽和散热有矛盾时尽可能开小孔，多开孔，避免开大孔；

重视电缆的处理，电缆的处理往往比屏蔽本身还重要；

屏蔽体的电连续性是影响屏蔽的主要因素，相对而言，材料本身的性能是微不足道的（低频磁场除外）。

电磁兼容设计与控制,EMC概述EMC认证测试整机EMC设计与案例PCB板EMC设计与案例如何保证产品EMC性能,时域周期信号,离散的谱线,时域非周期信号,连续频谱,t,f,t,傅立叶变换,傅立叶变换,频谱不断跑动（往后或往前漂移）的是什么信号产生的？

f,周期信号需重点关注,差模辐射,共模辐射,线路板的两种辐射机理,电流环路杆天线减小信号电流环路（跟随地线、镜像平面、不跨分割等）；

降低接口共模电压（良好布局、接口滤波、屏蔽隔离等）。

开关电源输出环路,接口,接口滤波电路共模电感开关电源输入环路,电源板EMC设计案例,电源板EMC设计,网口变压器离接口太远；

网口变压器正下方平面层没有挖空；

网口变压器正下方有布线；

网口变压器,接口,网口变压器,1.2.3.4.,差分线对不平行；

差分差分对之间有其它布线；

对换层时位置、布线层不一致；

差分对不等长。

差分对,差分线,总线的过孔呈一字排列，形成开槽；

过孔太密集，形成开槽；

过孔处理不当形成开槽,+5V电源,3.3V电源,+5V电源1.2V电源不讲究分割技巧，随意分割平面；

分割平面太多；

有走线跨越地平面开槽时，应该进行桥接，沿信号路径的方向将地平面连接起来；

或者布一根跟随地线，减小环路面积。

平面层分割,PCB跨平面分割整改案例,电源线跨越地分割,可能的回流路径,控制线跨越地分割,可能的回流路径,整改前（线缆跨分割）,整改后（跨分割处加地线）,PCB跨平面分割整改案例,隔离器件，如光耦、隔离变压器、共模抑制电感等正下方表层不走线，去除底下敷铜；

强干扰器件，如继电器、时钟部分（晶体、晶振、时钟芯片）、SDRAM、FLASH等正下方表层严禁走线。

关键器件走线注意事项,电源线加390pF电容,区域5,时钟驱动芯片,DC5V电源线,电源线穿过时钟区域,滤波器件要成列安装,线路板的干净地与金属机箱或大金属板紧密搭接,为滤波设置干净地,在接口处设置档板,滤波器靠近接口,板上滤波注意事项,板上接口滤波电感位置不当,屏蔽盒隔离地线,接地过孔,地层,电源层,注意：

屏蔽体为一个完整的六面体。

信号线在表层穿过屏蔽腔体时要在屏蔽体相应位置开一个槽门，并且对穿过屏蔽体的导线要进行滤波。

板级屏蔽设计,存在的问题：

屏蔽体的另一面是敷铜；

屏蔽体的另一面与屏蔽盒中间有其它布线层；

大量导线穿越屏蔽体。

S1S2S3,S4,板级屏蔽设计案例,电磁兼容设计与控制,EMC概述EMC认证测试整机EMC设计与案例PCB板EMC设计与案例如何保证产品EMC性能,EMC设计效费比与产品设计,经验证明:

在设备或系统设计的初始阶段,同时进行电磁兼容设计，把电磁兼容的大部分问题解决在设计定型之前,可得到最高的效费比。

如果等到生产阶段再去解决，非但在技术上带来很大的难度,而且会造成人力、财力和时间的极大浪费。

成本,措施,设计阶段,实验阶段,研制时间,效/费,生产阶段,如何保证产品电磁兼容性？

测试修改法,优点：

设计阶段节省专业电磁兼容支持所增加的成本缺点：

后期阶段解决电磁兼容问题可能要较长时间，影响产品的生产进度及上市周期，解决电磁兼容问题困难大、成本很高,如何保证产品电磁兼容性？

系统流程法,研发流程中融入EMC设计理念，在产品设计的各个阶段进行EMC设计控制，把可能出现的EMC问题在研发前期进行考虑，通常能在正式产品完成之前解决90的电磁兼容问题。

目前主推设计方法！

成功率高，节省开发时间，有较低的产品成本。

产品初样EMC性能,流程控制的成功案例,正样认证测试,通过产品研发周期的全流程介入，与项目组良好的沟通和配合，从而能够在产品设计早期发现EMC问题并加以解决，使我们的产品真正具备良好的EMC性能。

同时，使我们的产品在面临EMC认证测试时，能够在不改动或较少改动的情况下，一次性通过认证测试。

设计目标,