ESD、EMI、EMC 設(shè)計是電子工程師在設(shè)計中遇到常見難題,電磁兼容性(EMC)是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運行并不對其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾的能力。
因此,EMC包括兩個方面的要求:一方面是指設(shè)備在正常運行過程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定的限值;另一方面是指器具對所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度,即電磁敏感性。所謂電磁干擾是指任何能使設(shè)備或系統(tǒng)性能降級的電磁現(xiàn)象。而所謂電磁干擾是指因電磁干擾而引起的設(shè)備或系統(tǒng)的性能下降。
EMC包括EMI(電磁干擾)及EMS(電磁耐受性)兩部份,所謂EMI電磁干擾,乃為機器本身在執(zhí)行應(yīng)有功能的過程中所產(chǎn)生不利于其它系統(tǒng)的電磁噪聲;而EMS乃指機器在執(zhí)行應(yīng)有功能的過程中不受周圍電磁環(huán)境影響的能力。
在電子產(chǎn)品的設(shè)計中,為獲得良好的EMC性能和成本比,對產(chǎn)品進(jìn)行EMC設(shè)計是重要的;電子產(chǎn)品的EMC性能是設(shè)計賦予的。測試僅僅是將電子產(chǎn)品固有的EMC性能用某種定量的方法表征出來。對于EMC設(shè)計來講:
首先,應(yīng)在研發(fā)前期考慮EMC設(shè)計
如果產(chǎn)品設(shè)計前期不考慮EMC問題,僅寄希望于測試階段解決(表現(xiàn)為通過整改來解決設(shè)計成型產(chǎn)品的EMC問題,這樣大量的人力和物力都投入在后期的測試/驗證、整改階段)。那么,即使產(chǎn)品整改成功,大多情況下還是會由于整改涉及電路原理、PCB設(shè)計、結(jié)構(gòu)模具的變更,導(dǎo)致研發(fā)費用大大增加,周期大大延長。只有在前期產(chǎn)品設(shè)計過程中考慮與預(yù)測EMC問題,把EMC變成一種可控的設(shè)計技術(shù),并行和同步于產(chǎn)品功能設(shè)計的過程,才能一次性地把產(chǎn)品設(shè)計好。
其次,應(yīng)該系統(tǒng)化的進(jìn)行EMC設(shè)計
通過設(shè)計提高電子產(chǎn)品的EMC性能,絕對不是企業(yè)內(nèi)EMC專家一個人所賦予的,因為EMC絕對不可能脫離產(chǎn)品硬件、結(jié)構(gòu)等實物而存在。因此,要使設(shè)計的電子產(chǎn)品一次取得良好的EMC性能,就需要提高產(chǎn)品設(shè)計工程師的EMC經(jīng)驗與意識問題。
如硬件工程師,除了原先必須掌握的電路設(shè)計知識外,還應(yīng)該掌握EMI和EMS抗干擾設(shè)計的基本知識;PCB設(shè)計工程師需要掌握相應(yīng)的器件布局、層疊設(shè)計、高速布線方面的EMC設(shè)計知識;結(jié)構(gòu)工程師也需要了解產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的屏蔽等方面的設(shè)計知識。因為這些共同參與產(chǎn)品設(shè)計的工程師,要去實現(xiàn)FMC專家在產(chǎn)品設(shè)計過程中所提出的意見,就要理解、領(lǐng)會EMC專家所提出的建議的奧秘,并與各自領(lǐng)域的設(shè)計特點相結(jié)合,將所有EMC問題的萌芽消滅在產(chǎn)品設(shè)計階段。只有所有參與產(chǎn)品設(shè)計的開發(fā)人員共同提高EMC素質(zhì),才能設(shè)計出具有高性能EMC的電子產(chǎn)品。
一般電子產(chǎn)品設(shè)計時不考慮EMC問題,就會導(dǎo)致EMC測試失敗,以致不能通過相關(guān)法規(guī)的認(rèn)證。下圖概述了EMC、EMI、ESD評審的要點。
序號 | 評審點檢項目 |
1 | 各器件ECC性能是否滿足要求 |
2 | 各器件是否與系統(tǒng)匹配良好,是否符合參考設(shè)計的要求 |
3 | 天線性能是否符合要求 |
4 | 易受EMI干擾部分是否預(yù)留出采取EMC措施的空間 |
5 | 電源線上是否有足夠的去耦電容及其他E抑制措施 |
6 | FPC是否有地層保護(hù) |
7 | CAMERA的FC是否采取防止產(chǎn)生B的措施 |
8 | 接地系統(tǒng)設(shè)計是否合理 |
9 | 電池及其保護(hù)板是否設(shè)計良好(不成為I源) |
10 | 屏蔽框是否設(shè)計良好 |
11 | PA 輸入信號的干擾是否已抑制 |
12 | PA輸出信號諧波抑制是否滿足要求 |
13 | 傳導(dǎo)帶內(nèi)雜散,帶外雜散是否符合指標(biāo) |
14 | 輻射帶內(nèi)雜散,帶外雜散是否符合指標(biāo) |
15 | PCB,F(xiàn)PC布局,走線,地線設(shè)計是否符合EIC要求 |
16 | PCB及系統(tǒng)中是否存在可能的EI輻射體 |
16 | 系統(tǒng)各處(各振蕩器,PA,天線等)是否匹配良好 |
(EMC、EMI、ESD評審的要點)
PCB 板ESD 防護(hù)設(shè)計 | |
序號 | 評審點檢項目 |
1 | PCB 地線連通性良好, |
2 | 表面層敏感線少 |
3 | LCD 的 Reset線離地及其余線距離三0.35mm以上 |
4 | 板邊緣是否有一圈漏銅 GD 做保護(hù) |
5 | PCB 板上是否預(yù)留接地點漏銅 |
6 | 灌銅與走線距離為蘭0.3mmp |
7 | Wbat線寬是否達(dá)到要求 |
8 | Wbat線上是否有大電容穩(wěn)定電壓 |
9 | Reset、"t線是否有靜電保護(hù)設(shè)計 |
10 | 充電線路上是否有大電容穩(wěn)定充電電壓 |
11 | Speaker、keeeyig、mIc 等線上是否靜電保護(hù)設(shè)計 |
12 | FPC 是否設(shè)計假地層 |
13 | FPC 兩端是否有支出部分接地 |
14 | FPC 到主板是否加 ESD(+EMI)器件保護(hù) |
15 | I/0 口是否有 ESD 器件保護(hù) |
16 | 側(cè)鍵 FPC 是否設(shè)計地線 |
16 | 側(cè)鍵 FPC 到主板是否加 ESD 保護(hù) |
17 | SII 卡部分電路是否夠短、不受其他線或地影響 |
(EMC、EMI、ESD評審的要點)
隨著電氣電子技術(shù)的發(fā)展,家用電器產(chǎn)品日益普及和電子化,廣播電視、郵電通訊和計算機及其網(wǎng)絡(luò)的日益發(fā)達(dá),電磁環(huán)境日益復(fù)雜和惡化,使我們逐漸關(guān)注設(shè)備的工作環(huán)境,日益關(guān)注電磁環(huán)境對電子設(shè)備的影響,電氣電子產(chǎn)品的電磁干擾(EMI)和電磁兼容性(EMC)的問題越來越受到工程師和生產(chǎn)企業(yè)的重視。
在ESD防護(hù)中,大體可以分為兩大類:
1.傳導(dǎo)性ESD防護(hù)
對靜電電流在電路中防護(hù)主要使用一些保護(hù)器件,在敏感器件前端構(gòu)成保護(hù)電路,引導(dǎo)或耗散電流。此類保護(hù)器件有:陶瓷電容,壓敏電阻,TVS管等。
2.輻射性ESD防護(hù)
對于靜電產(chǎn)生的場對敏感電路產(chǎn)生影響,防護(hù)方法主要是盡量減少場的產(chǎn)生和能量,通過結(jié)構(gòu)的改善增加防護(hù)能力,對敏感線路實施保護(hù)。對場的保護(hù)通常比較困難,在改良實踐中探索出了一種叫做等位體的方法。通過有效地架接,是殼體形成電位相同體,抑制放電。事實證明此種方式有效易于實施。
防護(hù)靜電的一般方法有許多,包括減少靜電的積累;使產(chǎn)品絕緣,防止靜電發(fā)生;對敏感線路提供支路分流靜電電流;對放電區(qū)域的電路進(jìn)行屏蔽;減少環(huán)路面積以保護(hù)電路免受靜電放電產(chǎn)生的磁場的影響。有針對直接放電的,也有針對關(guān)聯(lián)場的耦合。
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