48PCB-EMC设计上

PCBPCB--EMCEMC设计设计刘爱青刘爱青20102010年年99月月-1---2010年9月8日星期三PCBPCB--EMCEMC设计设计目录一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试、、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试二、二、PCBPCB中接地设计及浮地、隔离设计中接地设计及浮地、隔离设计三三PCBPCB内部内部EMCEMC设计设计三、三、PCBPCB内部内部EMCEMC设计设计四、四、PCBPCB的基本的基本EMCEMC元件选择和应用元件选择和应用-2--2-2010年9月8日星期三一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试什么是EMC和EMC设计_干扰与抗干扰EMC是常规设计准则的例外情况EMC测试是EMC设计的重要依据EMC测试是EMC设计的重要依据——辐射发射测试实质——传导骚扰测试实质——静电放电抗扰度测试实质——电快速瞬变脉冲群和BCI的抗扰度测试实质些基本理论一些基本理论-3--3-2010年9月8日星期三一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试-4--4-2010年9月8日星期三一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试EMC也是常规设计准则的例外情况EMC也是常规设计准则的例外情况电路图仅仅着眼于按原定目的传输信号而把电路抽象化的模型；耦合路径为EMC问题研究中重点和难点，通常耦合路径分为可见的和不可见的，可见部分为产品电路中实际存在的电路形成的路径，不可见的通常为由于寄生参数而形成的额外通道可见的耦合路径通常就是差模耦合路径由于寄生参数而形成的额外通道。可见的耦合路径通常就是差模耦合路径，不可见耦合路径通常就是共模耦合路径-5--5-2010年9月8日星期三一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试EMC测试是EMC设计的重要依据C测试是C设计的重要依据EMC测试给EMC设计结果提供了一个标准的评价依据充分了解EMC测试的实质，有利于从EMC测试原理找到一种EMC设计的方法充分了解EMC测试的实质，有利于从EMC测试原理找到种EMC设计的方法。即找到一种建立在EMC测试原理基础上的EMC设计及EMC问题的分析方法。EMI的产生是因为要保护无线通讯网络的产是因为要保护无线络-6--6-2010年9月8日星期三一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试EMC意思上的共模与差模信号C意思上的共模与差模信号-7--7-2010年9月8日星期三一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试EMC意思上的共模与差模信号C意思上的共模与差模信号差模信号又称为常模,串模信号、对称信号等,在两线电缆传输是中，每根线对地电压是大小相等方向相反的即差模信号在两根导线间做往返线线对地电压是大小相等,方向相反的。即差模信号在两根导线间做往返线路传输，是对称干扰，也是电路设计的正常工作电流，所以地线上没有电流流过。流流过。共模信号又称为对地感应信号或不对称信号,共模信号是大小相等,方向也相等。共模干扰信号侵入线路和接地之间,干扰电流在两条线上各流过二分相等共模干扰信号侵线路和接间,干扰流在两条线各流分之一,以地为公共回路,属于非对称性干扰，这种干扰通常是寄生参数造成的，也是引起EMC问题的主要方式。-8--8-2010年9月8日星期三一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试-9--9-2010年9月8日星期三一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试电源传导骚扰测试电源传导骚扰测试-10--10-2010年9月8日星期三一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试电源传导骚扰测试电源传导骚扰测试LISN（LineImpedanceStabilizationNetwork）线性阻抗稳定网络也称人工电源网络（无源、隔离电网噪声、阻抗特定、取样端口）-11--11-2010年9月8日星期三一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试信号传导骚扰测试信号传导骚扰测试-12--12-2010年9月8日星期三一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试信号传导骚扰测试信号传导骚扰测试GB17626-6(IEC61000-4-6)-13--13-2010年9月8日星期三一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试EMI测试实质EMI测试实质辐射发射主要是共模电流引起传导也是共模为主EMI主要是测试共模电流-14--14-2010年9月8日星期三一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试-15--15-2010年9月8日星期三一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试-16--16-2010年9月8日星期三一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试电快速脉冲群的抗扰度测试电快速脉冲群的抗扰度测试-17--17-2010年9月8日星期三一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试电快速脉冲群的抗扰度测试电快速脉冲群的抗扰度测试-18--18-2010年9月8日星期三一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试电快速脉冲群的抗扰度测试电快速脉冲群的抗扰度测试-19--19-2010年9月8日星期三一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试-20--20-2010年9月8日星期三一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试EFT（电快速脉冲群）的测试实质EFT（电快速脉冲群）的测试实质共模电流注入;;流入到PCB内的电流大小——干扰信号共模电流注入;;流入到PCB内的电流大小干扰信号共模电压通过共模电流转化为差模电压；-21--21-2010年9月8日星期三一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试一些基本理论一些基本理论数据分析计算时，常用到dB概念信号的频谱分析周期信号的频谱及谐波串联谐振RLC串联谐振-22--22-2010年9月8日星期三一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试-23--23-2010年9月8日星期三一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试dB是一个纯计数单位：dB=10logX;在缺省情况下定义为功率单位，以10log为计PdB=10log(p1/p2)而，电压增益为UdB=20log(u1/u2)电流增益为IdB=20log(I1/I2)根据功率与电压电流关系可知根据功率与电压、电流关系，可知，PdB=10log(p1/p2)=20log(u1/u2)=20log(I1/I2)dB是表示一个相对值。例如：A功率比B功率大一倍，那么10lgA/B=10lg2=3dB。也就是说，A的功率比B的功率大3dB；使用dB可使运算方便。放大器级联时，总的放大倍数是各级相乘。用分贝做单位时，总增益就是相加。若某功放前级是100倍(20dB)，后级是20倍(13dB)，那么总功率放大倍数是100×20=2000倍，总增益为20dB＋13dB=33dB。分贝数值中，－3dB和0dB两个点是必须了解的。－3dB也叫半功率点或截止频率点。这时功率是正常时的一半，电压或电流是正常时的1/2。0dB表示输出与输入或两个比较信号一样大。常用的0dB基准有时的半，电压或电流是正常时的1/2。0dB表示输出与输入或两个比较信号样大。常用的0dB基准有下面几种：dBFS——以满刻度的量值为0dB，常用于各种特性曲线上；dBm——在600Ω负载上产生1mW功率(或0.775V电压)为0dB，常用于交流电平测量仪表上；dBV——以1伏为0dB；dBW——以1瓦为-24--24-2010年9月8日星期三瓦为0dB。一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试-25--25-2010年9月8日星期三一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试-26--26-2010年9月8日星期三一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试-27--27-2010年9月8日星期三一、一、EMCEMC设计必备理论及设计必备理论及EMCEMC测试测试谐振时电路特点谐振时电路特点电流达到最大值电路阻抗呈现纯电阻特性电压与电压源电压同相电阻的电压电感的电压电容上的电压分别为：其中Q称为串联谐振电路的品质因数，其数值等于感抗或容抗与电阻之比-28--28-2010年9月8日星期三二、二、PCBPCB的接地设计及浮地与隔离设计的接地设计及浮地与隔离设计接地的意义接地的意义EMI与EMS接地有何不同如何设计PCB的接地如何设计的接地金属外壳对EMC的影响实质浮地设备如何设计EMC隔离的技术在EMC中的实质相关案例分析-29--29-2010年9月8日星期三二、二、PCBPCB的接地设计及浮地与隔离设计的接地设计及浮地与隔离设计“接地”浮地在EMC中的意义什么是接地——参考接地板浮地：就是在产品中没有专门的地线在电气上与大地（EMC测试中这个大地就是参考接地板）相连接。如果产品中所有的电路都没有专门的地线在电气上与大地相连接，那么这个产品是浮地产品；如果产品中的局部电路（如被变压器光耦等隔离器件隔离的电路）没有专用的地线在电气上与大地或被接压器、光耦等隔离器件隔离的电路）没有专用的地线在电气上与大地或被接地的电路相连接，那么这部分电路是浮地电路-30--30-2010年9月8日星期三二、二、PCBPCB的接地设计及浮地与隔离设计的接地设计及浮地与隔离设计EMS接地，EMI接地EMS电流参考点参考接地点-电流汇集点EMI电流参考点：PCB上的某点-源头EMS接地目的：减少流入PCB的共模电流EMI接地目的：让更少的电流流入等效天线的导体（电缆等）或LISN-31--31-2010年9月8日星期三二、二、PCBPCB的接地设计及浮地与隔离设计的接地设计及浮地与隔离设计如何设计PCB的接地如何设计PCB的接地——如何选择接地点对于浮地设备来说共模电流的路径通常由产品中各个部分（电缆各部分对于浮地设备来说，共模电流的路径通常由产品中各个部分（电缆、各部分电路）对地的寄生电容，及各个部分电路之间的寄生电容决定对于接地产品来说（包括工作地直接接地和通过Y电容接地），接地点对共模电流的路径起着重要作用。等电位连接，接地点靠近I/O口-32--32-2010年9月8日星期三二、二、PCBPCB的接地设计及浮地与隔离设计的接地设计及浮地与隔离设计金属外壳对EMC的影响实质金属外壳对EMC的影响实质大部分共模干扰电流也会先流入金属外壳再流入大地，内部敏感的模拟电路都受到保护，EMI共模电流也受到控制导体的长宽比3或5时有良好的导电性，扁导体的感抗比较低导线电感：10nH/cm电缆电容：50pF/m-33--33-2010年9月8日星期三二、二、PCBPCB的接地设计及浮地与隔离设计的接地设计及浮地与隔离设计浮地产品的EMC设计与分析方法浮地产品的EMC设计与分析方法优点：在低频下，该电路不受大地电性能的影响；直流电源时阻抗大无电流共模信号不能转换为差模缺点：在EMC所关注的大部分频段的高频下，浮地电路或产品将易受寄生电容的影响，对产品及产品的EMC性能造成严重的影响•出于安全的考虑，往往不允许电路浮地；出于安全的考虑，往往不允许电路浮地；•浮地时，由于设备不与公共地相连，容易在两者间造成静电积累，当电荷积累到一定程度后，在设备地与公共地之间的电位差可能引起剧烈的静电放电而成为破坏性很强的骚扰源；放电，而成为破坏性很强