电磁干扰与电磁兼容设计浅析

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1、电磁干扰与电磁兼容设计浅析摘要：介绍了电磁干扰的一些基本特性及其产生的危害，分析了电磁干扰产生的原因。从工程实施上考虑，介绍了在结构和电路设计方面采取的抗电磁干扰的措施，详细论述了有效并较易采用的一些电磁兼容设计方法及注意事项，以尽量减少工程中的费效比。关键词：电磁干扰；电磁兼容；电路设计；费效比0引言电磁干扰（ElectromagneticInterference，简称EMI），是指电磁波与电子元件作用后而产生的干扰现象，有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一

2、个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络，在高速PCB及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。电磁兼容性(ElectromagneticCompatibility)简称EMC，俗称抗干扰，国外对EMC的定义有多种提法，互相间略有差别，其中较准确的提法是：产品在一定的电磁环境中，保持其固有性能和完成规定功能的能力，它既不受周围电磁环境的影响，又不影响周围环境，不发生性能下降和误

3、动作，而能按设计要求正常工作的能力。一是指产品和其他系统互相兼顾共容的能力；二是指产品在电磁环境中正常工作的抵抗能力。电磁兼容性的概念是抗电磁干扰概念的扩展。抗干扰设计的基本原则是：抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的抗干扰性能。首先，由于电磁干扰的错综复杂性，要求我们必须了解设备应用场所的环境，分析其可能存在的干扰源，这是抗干扰设计的重要组成部分；其次，选择合适的电子产品，提高抗干扰能力和电磁兼容性；再次，了解业界产品的国际标准和国内标准，按标准对系统总体布局和系统总线、接地、PCB等进行合理的设计。

4、本文主要介绍系统总体布局和系统总线、接地、PCB方面的电磁兼容设计。1电磁干扰产生的根源产生电磁干扰的原因很多，有天然、人为，系统级、设备级和电路级。本文主要介绍电路级的电磁干扰产生原因及其诊断。电子线路是由电阻、电容、电感、晶体管、集成电路、电机、变压器、扼流圈、开关等许多元器件用导线、电缆和接插件连接而成。每一种元器件都有其固有特性，可在不同频率、不同温度、不同湿度、不同压力、不同电磁环境等条件下，表现出不同的性能。印制电路板(PCB)是电路基本功能单元，印制电路板的电磁兼容特性是由印制线的宽度、长度、厚度

5、、电阻、电感、电容及流过的电流容量和相邻导线间的位置等因素决定。板内元器件布局不当，导线的接地，导线的公共阻抗，导线和元器件之间的耦合，运行时机内温度的变化和某些元器件的振动等都是发生干扰的重要因素。PCB板中电磁干扰有4种传播途径：(1)公共阻抗耦合。由于电源线、接地线和印制线中都有一定的阻抗，并且其阻抗是频率、线长、线粗以及印制线的宽度、厚度的函数。频率越高、线越长、越细，则阻抗越大。(2)串扰。由于互连线、印制线之间的分布电容而产生串扰。(3)辐射回路。当信号回路尺寸可与信号基波或谐波的波长进行比拟时，信

6、号可通过回路向外辐射。(4)不匹配线的辐射。当传输信号线的阻抗与负载阻抗不匹配时，在线上引起驻波，从而引起振荡和过冲噪声，产生辐射。2抗电磁干扰设计2.1器件选取在设计中尽量少用低电平器件，也不盲目选择高速器件。在工作中存在着追求高速器件的现象，但印制板设计没有采取相应的手段，在调试中出现一些莫名其妙的问题。2.2元件布局元件布局时，使用同一种电源的元件应考虑尽量放在一起，以便于将来的电源分割。集成电路的去偶电容应尽量靠近芯片的电源脚，以高频最靠近为原则，使之与电源和地之间形成回路面积最小。旁路电容应均匀分布在

7、集成电路周围。用于阻抗匹配目的阻容器件的放置，应根据其属性合理布局。匹配电容电阻的布局要分清楚其用法，对于多负载的终端匹配一定要放在信号的最远端进行匹配。匹配电阻布局时候要靠近该信号的驱动端，距离一般不超过500mil。2.3系统总线、接地图1错误的设计原理图图2正确的设计原理图CLLC高频时为减少分布参数的影响可选择多点就近接地。用AC电源线供电的系统，在电源输入端应包括一个EMI滤波器，以阻止不需要能量的输入和输出，使用开关电源时这一点尤其重要。谐振回路和滤波电路的接地是最容易被忽略的问题，受接地方式的误导

8、，许多设计人员将谐振回路的电容电感就近接地，如图1所示。在并联谐振回路中，电感和电容应取一点接地，使谐振回路本身形成一个闭合回路，此时高频大电流将不通过接地面，而抑制产生地回路干扰。正确的谐振回路和滤波电路原理图如图2所示。2.4印制电路板（简称PCB）设计印制板使元器件安装紧凑、连线密集，这一特点无疑是印制板的优点。然而，如果设计不当，这个特点也会给整机带来麻烦。例如印制板分布参数造