PCB板中的EMC設(shè)計(jì)

PCB板中的EMC設(shè)計(jì)應(yīng)是任何電子器件和系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)的一部分，它遠(yuǎn)比試圖使產(chǎn)品達(dá)到EMC的其他方法更節(jié)約成本。電磁兼容設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)是對(duì)電磁干擾源的研究，從電磁干擾源處控制其電磁發(fā)射是治本的方法。控制干擾源的發(fā)射，除了從電磁干擾源產(chǎn)生的機(jī)理著手降低其產(chǎn)生電磁噪聲的電平外，還需廣泛地應(yīng)用屏蔽（包括隔離）、濾波和接地技術(shù)。

EMC的主要設(shè)計(jì)技術(shù)包括電磁屏蔽方法、電路的濾波技術(shù)以及應(yīng)特別注意的接地元件搭接的接地設(shè)計(jì)。

一、PCB板中的EMC設(shè)計(jì)金字塔
如圖9-4所示為器件和系統(tǒng)EMC最佳設(shè)計(jì)的推薦方法，這是一個(gè)金字塔式圖形。
首先，優(yōu)秀的EMC設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是良好的電氣和機(jī)械設(shè)計(jì)原則的應(yīng)用。這其中包括可靠性考慮，比如在可接受的容限內(nèi)設(shè)計(jì)規(guī)范的滿足、好的組裝方法以及各種正在開發(fā)的測試技術(shù)。

一般來說，驅(qū)動(dòng)當(dāng)今電子設(shè)備的裝置要安裝在PCB上。這些裝置由具有潛在干擾源以及對(duì)電磁能量敏感的元件和電路構(gòu)成。因此，PCB的EMC設(shè)計(jì)是EMC設(shè)計(jì)中的下一個(gè)最重要的問題。有源元件的位置、印制線的走線、阻抗的匹配、接地的設(shè)計(jì)以及電路的濾波均應(yīng)在EMC設(shè)計(jì)時(shí)加以考慮。一些PCB元件還需要進(jìn)行屏蔽。

再次，內(nèi)部電纜一般用來連接PCB或其他內(nèi)部子組件。因此，包括走線方法和屏蔽的內(nèi)部電纜EMC設(shè)計(jì)對(duì)于任何給定器件的整體EMC來說是十分重要的。

在PCB的EMC設(shè)計(jì)和內(nèi)部電纜設(shè)計(jì)完成以后，應(yīng)特別注意機(jī)殼的屏蔽設(shè)計(jì)和所有縫隙、穿孔和電纜通孔的處理方法。
最后，還應(yīng)著重考慮輸入和輸出電源以及其他電纜的濾波問題。

二、電磁屏蔽
屏蔽主要運(yùn)用各種導(dǎo)電材料，制造成各種殼體并與大地連接，以切斷通過空間的靜電耦合、感應(yīng)耦合或交變電磁場耦合形成的電磁噪聲傳播途徑，隔離主要運(yùn)用繼電器、隔離變壓器或光電隔離器等器件來切斷電磁噪聲以傳導(dǎo)形式的傳播途徑，其特點(diǎn)是將兩部分電路的地線系統(tǒng)分隔開來，切斷通過阻抗進(jìn)行耦合的可能。

屏蔽體的有效性用屏蔽效能（SE）來表示（如圖9-5所示），屏蔽效能的定義為：

電磁屏蔽效能與場強(qiáng)衰減的關(guān)系如表9-1所列。



屏蔽效能越高，每增加20dB的難度越大。民用設(shè)備的機(jī)箱一般僅需要40dB左右的屏蔽效能，而軍用設(shè)備的機(jī)箱一般需要60dB以上的屏蔽效能。
具有較高導(dǎo)電、導(dǎo)磁特性的材料可以作為屏蔽材料。常用的屏蔽材料有鋼板、鋁板、鋁箔、銅板、銅箔等。隨著對(duì)民用產(chǎn)品電磁兼容性要求的嚴(yán)格化，越來越多的廠家采取在塑料機(jī)箱上鍍鎳或銅的方法來實(shí)現(xiàn)屏蔽。

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三、濾波
濾波是在頻域上處理電磁噪聲的技術(shù)，為電磁噪聲提供一低阻抗的通路，以達(dá)到抑制電磁干擾的目的。切斷干擾沿信號(hào)線或電源線傳播的路徑，與屏蔽共同構(gòu)成完善的干擾防護(hù)。例如，電源濾波器對(duì)50Hz的電源頻率呈現(xiàn)高阻抗，而對(duì)電磁噪聲頻譜呈現(xiàn)低阻抗。

按照濾波對(duì)象的不同，濾波器分為交流電源濾波器、信號(hào)傳輸線濾波器和去耦濾波器。按照濾波的頻帶，濾波器可以分為低通、高通、帶通、帶阻四類濾波器。

四、電源、接地技術(shù)
無論是信息技術(shù)設(shè)備還是無線電電子、電氣產(chǎn)品，都要有電源供電。電源有外電源和內(nèi)電源之分，電源是典型的也是危害嚴(yán)重的電磁干擾源。如電網(wǎng)的沖擊，尖峰電壓可高達(dá)千伏以上，會(huì)給設(shè)備或系統(tǒng)帶來毀滅性的破壞。另外，電源干線是多種干擾信號(hào)侵入設(shè)備的途徑。因此，電源系統(tǒng)，特別是開關(guān)電源的EMC設(shè)計(jì)，是部件級(jí)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。其措施多種多樣，諸如供電電纜直接從電網(wǎng)總閘引出，電網(wǎng)引出的交流經(jīng)穩(wěn)壓、低通濾波、電源變壓器繞組間的隔離、屏蔽以及浪涌抑制和過壓過流保護(hù)等。

接地包括接地、信號(hào)接地等。接地體的設(shè)計(jì)、地線的布置、接地線在各種不同頻率下的阻抗等，不僅涉及產(chǎn)品或系統(tǒng)的電氣安全，而且關(guān)聯(lián)著電磁兼容和其測量技術(shù)。

良好的接地可以保護(hù)設(shè)備或系統(tǒng)的正常操作以及人身安全，可以消除各種電磁干擾和雷擊等。所以接地設(shè)計(jì)是非常重要的，但也是難度較大的課題。地線的種類很多，有邏輯地、信號(hào)地、屏蔽地、保護(hù)地等。接地的方式也可分單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地、混合接地和懸浮地等。理想的接地面應(yīng)為零電位，各接地點(diǎn)之間無電位差。但實(shí)際上，任何“地”或接地線都有電阻。當(dāng)有電流通過時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生壓降，使地線上的電位不為零，兩個(gè)接地點(diǎn)之間就會(huì)存在地電壓。當(dāng)電路多點(diǎn)接地，并有信號(hào)聯(lián)系時(shí)，就將構(gòu)成地環(huán)路干擾電壓。因此，接地技術(shù)十分講究，如信號(hào)接地與電源接地要分開，復(fù)雜電路采用多點(diǎn)接地和公共地等。