產品開發(fā)過程中的EMC設計
I/O口電路的設計同樣受到PCB布局及接地設計的影響。如圖4(1)的端口防護器件的接地和后端被保護IC的地進行共地設計,這種設計一旦瞬態(tài)脈沖被鉗位卸放到地上面,由于這個地同時也是IC的參考地,很容易導致IC地電位抬高而出現(xiàn)異常;改善方案主要有兩種:如果系統(tǒng)是兩線制設備(無地線)系統(tǒng)外殼也是非金屬材質,此地線設計也必須將IC的參考地和防護器件的地分開,不能共用在一起,但是由于此系統(tǒng)屬于無地線系統(tǒng),可以采用這兩個部分分別鋪設不同的接地區(qū)域,然后使用Y電容將兩個區(qū)域的地線連接在一起。另外一種是系統(tǒng)有設計地線或者外殼屬于金屬外殼,這種情況就可以將防護器件的接地直接連到外殼地或者通過Y電容連接到外殼地,但是一定要和IC的參考地分開。
本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/281889.htm上面提到的PCB走線的設計導致防護電路失效的問題,通過圖5就可以看到端口設計了TVS管防護ESD,但是如果布線按照圖5(1)這樣走線,極易導致IC損壞,但是TVS管還沒有動作的,主要是由于現(xiàn)有的ESD或者EFT都是高頻干擾,走線阻抗常大,所以對于端口的防護電路設計一定要遵守靠近端口的原則進行設計PCB。
2.3 EMI電路設計
金升陽電源在電磁干擾方面內部增加了濾波電路、屏蔽措施等,保證符合承諾的各項指標要求,但是電源在應用方面還是難免出現(xiàn)電磁干擾超標的問題;此時,很多設計工程師都會認為問題的根源在于電源,這種其實是有誤區(qū),因為電磁干擾傳導騷擾測試項目,主要是針對電源端口,那么電源端口就成了其傳輸路逕,所有的電磁干擾都會經(jīng)過電源端口到達被測設備,測試設備測試到的電磁干擾除了來自電源本身外,主要還包括整機中的其他部分產生的電磁干擾,以及設備內部寄生參數(shù)的諧振產生的電磁干擾。電源內部的濾波器無法對這類電磁干擾進行抑制,這些電磁干擾就通過電源端口耦合到測試設備。為了應對千差萬別的應用環(huán)境,電源廠家設計濾波器時,除了抑制電源內部干擾,還會考慮到濾波器衰減特性及頻譜特性,盡量預留最大的設計余量。那么這就要求整機設計人員在設計電源前端時候,一定要按照電源廠家推薦的應用電路進行設計,例如:LH15產品應用過程中出現(xiàn)EMI超標問題(見圖6)。
圖6為金升陽電源LH15-13B05傳導騷擾測試結果,此結果符合EN55022/CISPR22的CLASS B要求,而且余量非常充分。
圖7為金升陽電源LH15-13B05的電源應用到某品牌產品上面后,整機測試傳導騷擾結果,此結果無法符合EN55022/CISPR22的CLASS B要求,甚至連CLASS A都無法滿足要求,更不用說設計余量。
所以電源即使內部電磁干擾設計等級再高,在應用過程中一定要留應用部分,具體參數(shù)可參考具體產品對應的規(guī)格書。
3 結語
整機電磁兼容設計其實是一個系統(tǒng)性工程,任何一個點設計不到位都可能導致設計失敗,甚至會付出沉重的成本代價。目前,行業(yè)內對于這方面的設計失敗原因局限于電源方面,而忽視PCB設計、結構設計及接地設計等方面。有效解決EMC問題,需要在設計初期就充分評審指標定位、應用環(huán)境;在設計過程中充分評審電路圖設計、原材料選型、PCB繪制、結構設計、工藝安裝等各方面,不斷地優(yōu)化開發(fā)流程,實現(xiàn)在開發(fā)過程中考量所有問題。
參考文獻:
[1]IEC 61000-6-2-2005 通用標準工業(yè)環(huán)境的抗擾度標準
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[3]IEC 61000-4-2-2006靜電放電抗擾度試驗
[4]IEC 61000-4-4-2008 電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗
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