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印刷电路板设计教材之在真实世界里的EMI控制(中文版)PDF

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资料介绍

标签:emc(894)emi(806)pcb(5179)

  电磁干扰(EMI)与电磁相容(EMC)最初是在1940及1950年代变成关切之议题,大多是因马马达之杂讯,经由电源线之传导影响到其他敏感之器材。在此一时期,一直到1960年代,EMI/EMC主要是在军事上之考量,确保器材之电磁相容性。在一些意外事件中,如雷达之辐射造成武器之意外啓动,或EMI造成导航系统之故障,所以,军事上首先关注到如飞机或船舰上之武器系统之间题。

  到了70及80年电脑科技发展,来自电脑器材之千扰对广播电视机及无线电接收造成严重之问题。美国政府因而对此些工业产品探行EMI之规範。美国联邦通讯委员会(FCC)发布了一系列之法规,以规範电脑器材之干扰强度,并定义了量测之方法。同样的,欧洲及其他地区之政府也开始限制电脑产品产生之干扰。在此一时期,EM/EMC之控制只侗限在电脑、过边器材、以及电脑通讯产品。在1990年代,在EMI/EMC.上之规範扩大了很多;事实上,许多国家之输入管制都将EMI/EMC规範加了进去。所有器材之相容性,以及在整体环境中这些器材都能够和谐的共同存在。干扰、对外界干扰之耐受、对静电放电之承受能力等,不论是经由辐射或传导之媒介,都要受到控制。此控制也不再侗限在电脑产品。现在任何可能产生EMI干扰之产品,或是可能被他种电气器材干扰之产品,都需要小心地进行则试。以前不需要EMI/EMC控制的产品现在都必须要符合管制之规範,如洗碗机、录影机、工业器材、以及大部分之电子器材。

  当商用产品进行了严格的EMI/EMC管制之时,军事产品也没有放鬆其EMI/EMC要求。事实上,由于更高度之自动化及更快之处理速度,军规之EMI/EMC控制以成为所有军规要求中之一项重要部分。

  对不同的,人而言,EMI EMC控制代表着不同的涵义。对商业应用言, 如録影机、个人电脑、电视机等,其管制规範较之军规/TEMPEST标準要鬆- -些,但是·其还是有一定之困难度o乔用産品较鬆标準的结果是,设计人员常被要求要降低干扰及耐受特性,以因应降低生産成本之目的。在EMI/EMC设计上之取捨很清楚,但对于是否絶对需要某些EMIEMC元件就没有那么清楚了o传统上, EMI/EMCエ程师使用以往之经验、公式丶材料手册上之图表,来从事産品设计之各个阶段。在大学或是任何机构裡,很少有高品质之EMI/EMC工程师等级之训练,许多在此领域工作エ程师,会发现到这种传统之方法会越来越不适用了o

  军事·太空,以及其他因安全塬因必须控制辐射之政府应用, 武器系统,通讯等,对EMI/EMC之要求都是远在商业要求之上。这些更高等级之考量‘需要更多之EMI/EMC设计,及更高之花费,同时还面对要降低成本之压力。

  EMIEMC的问题是肇因于器材内之导体上之时变电流,称之爲『dildt杂讯」·电流之变化産生‘了电磁场辐射。相反地,外来的电磁场能量也会导致电路。上的『dildt杂讯』’造成错误的逻辑运算及器材之误动作。大多数的高速及快速上升时间之信号会造成EMIEMC问题。这些问题会被连接到该器材之导线电缆所放大,在较低频率变成有效率之天线。典型之解决方案是使用屏蔽之外壳,对输出入信号及电源线滤波,并且对机板上之信号线及电源平面提供滤波电路。而真正的问题是:「加多少才是足够?」以及会不会加太多?」

  许多EMC工程师都会强调在产品研发之初期就要密切注意到EMC设计,此一r密切注意通常只是在EMC设计準则中- - 长串的「要如何。.及「不要如何。.。这些準则通常是根基于以往的产品经验,而且很多準则会互相抵触。我们缺少的準则是,在根本塬因分析中我们不真正的知道为什么我们需要这一项準则,或者,更重要的,当某一项準则因有些设计限制而无法实施时应使用哪些替代方法。设计者只是简单的被告知「这样做或是那样做。

  典型的设计程序之结果如下:

  EMC工程师提供给产品设计工程师一个EMC準则的表列。

  产品设计者无法、或是不愿意遵循所有的EMC设计準则。

  产品设计只使用了方便导入之EMC设计準则。

  样品在EMC实验室中测试,无法通过。

  EMC工程师及设计工程师花费2遇至2月的时间增加电容、ferrite bead

  滤波、导电衬垫、金属弹片直到问题解决。

  以修正过之EMC更新产品设计,开始量产准备。

  这一设计流程的结果是延迟第一批货交 货的时间以及增加产品成本,因伪这些EMC零件并不是塬始设计。显然的, 这不是我们所希望的流程,但它是最常见的流程。

  本书之目的在于移除这些EMC设计流程之谜思。许多人将EMC设计看成是一种黑箱魔术,大胆猜测,或是更差状况。EMC设计是极端复杂的。有许多内部连接之现象发生,许多是难以预测的,特别是在其同时发生时。如果每一个潜在之干扰源都个别考虑到,那么可以一个个的对每个干扰源进行适当的设计对策,这样,设计者就不会在看整个产品时感到疑惑了。

  适当的EMC设计并不仅仅是一串的準则。其需要有完整的程序,考虑到每-潜在源头以及依序一个个的解决 。自然的,主要的目标还是要确保产品之功能不被影响。如果,在设计阶段,EMC的考虑与功能性之考量都被包括且协调,则设计者才能在两方面都获致成功。

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