簡單的EMC小課堂

一、什麽是EMC？EMC即電磁兼（jiān）容，一個電子（zǐ）係統如果能與其他電子（zǐ）係統相（xiàng）兼容工作，既不產生幹擾也不對（duì）外界（jiè）幹擾（rǎo）敏（mǐn）感的話，就稱該電子係統與其環（huán）境（jìng）電磁兼容。以下是消費類電子電磁輻射測試簡單示意圖：

EMC電磁能（néng）量由輻射源產生後（hòu），通過電磁場的方式進行耦合傳輸，最後被接收器接收，這三方麵構成了EMC問題的（de）基本框架，無論是進行電（diàn）子產品的EMC設計還是對已有產（chǎn）品進行EMC整改（gǎi），都是圍繞這三個方麵進行，與（yǔ）此對應的防止幹擾的（de）途徑有三種：

（１）抑製源的發射；

（２）盡可能使耦合路（lù）徑無效（xiào）；

（３）使接收器對發射不敏感。

２.１抑製源的發射（shè）

電磁輻射的源頭是電路中產生變化的電信號，如變化的電壓或電流，在數字（zì）係統中這種電信號很常見，比如時鍾信號，數據以及DCDC開（kāi）關電源等，這些信號並不是理想的（de）方波信號，波形可能是如（rú）下圖這種：

由傅裏葉變換可（kě）知，任何時（shí）域信號都能進行頻域轉換（huàn），其中數字脈衝信（xìn）號在時域的快速上升（shēng）／下降（jiàng）時（shí）間是該信號在頻域中高頻譜分（fèn）量的（de）主（zhǔ）要源頭，由E＝ｋAＩｆ＾２／D可知頻率ｆ越高，其輻射能力越強（qiáng），而數字設備由於脈衝和電壓具有很（hěn）豐富的高頻諧波，因此會產生很強（qiáng）的（de）輻射。

那（nà）麽我們說要抑製源的發射該怎麽做呢（ne）？由（yóu）上麵已（yǐ）經知道源的高頻分量主要與信號的上升／下降時間（jiān）有關，所以如果能減（jiǎn）緩數字信號的上升／下降時間對EMC將起到非常大的作用，在常見的整改措施中，我們通常會在一些數字脈衝（chōng）信號輸出引腳處對地並（bìng）聯一個（gè）小電容，也是同樣的道理。

２.２盡可能使耦合路徑無效

電磁輻射主要通過兩種方式傳遞幹擾，一種是以空間電磁波形式傳遞幹擾，另（lìng）一種是通過在導線中以傳導（dǎo）形式傳遞幹擾。前者是高（gāo）頻（pín）電流利（lì）用殼體和連接線以電磁波形（xíng）式汙染空間電磁（cí）環境（jìng），後者則是幹擾（rǎo）通過電源線騷擾公共電（diàn）網（wǎng）或其他端子影響相連的設備。

如何使（shǐ）耦合路徑無（wú）效？屏蔽和濾波都是比較常用的手段。可（kě）以（yǐ）將輻射源屏蔽起來減少其空間輻射，對於通過導線輻射出來的幹擾，通常（cháng）需要結合多種手段，常用的濾波器件有電容、電感、磁珠以及共模電感，對於（yú）不同子係統之間的線纜，還需（xū）要考慮是否（fǒu）需要對線纜進行屏蔽，因為如果（guǒ）幹擾通過空間耦合到電纜（lǎn）再輻射出（chū）來，對端口的（de）濾波效果（guǒ）就體現不出來了（le）。

案例（lì）：以下是對一個車載中（zhōng）控屏做的EMC整改（gǎi）測試數（shù）據，其EMC問題是LVDS屏時鍾（時鍾信號52MHz）的高次諧波輻射超標，一般的處理方式（shì）是在信號端口輸出端對差分對信號加共模濾波器，由於原先沒有預留位置，加（jiā）上LVDS信號線太細無法加共（gòng）模，後麵對（duì）信號線中的數據線並聯了（le）小容值的電容，時鍾（zhōng）信號加（jiā）小容值電（diàn）容無法正常（cháng）顯示，隻能串聯了兩個小阻抗的磁珠，並對屏（píng）排線進行了屏蔽處理，以下是處理前後數據對比：

整改前數據（jù）

整改後數據

從數據對比（bǐ）可以看出，通過電（diàn）容濾波以及（jí）對（duì）數據線進行屏蔽，可以有效降低電磁輻射。這裏信號原先的路徑是（shì）從芯片出來後經過排線到屏端，其中時鍾信號的高次諧波（bō）在發送過（guò）程中還會串擾到與它靠近的信號線，因此（cǐ）在信號線上濾波需要考慮同時濾（lǜ）除其他信號線的高次諧波，這裏通（tōng）過對地並電容減小了信號高頻的回路（lù），進（jìn）而減小了輻射，同時對排線的屏蔽處理也降低了輻射強度（dù）。

２.３使接收器對發射不敏感

使接受器對發射不敏感，目的是為了讓（ràng）設備在某電磁環境下能穩定運行，與之對應的要做的就是產品的抗擾度測試，測試項（xiàng）目有傳導抗擾（rǎo）測試（shì），如（rú）靜電測試，浪湧測試，大電路注入（BCI）測試，輻射抗擾測試。

分析抗擾類（lèi）問題從（cóng）兩個角度切入，設（shè）備的敏感點是（shì）什（shí）麽和幹擾是如何影響（xiǎng）到設備的。以靜電接觸放（fàng）電測試為例，當靜電放電瞬間，大部分能量流向PCB地，由於靜電屬於高頻信號，少部分能量會耦合到信號線上（shàng）。這樣會造成：

（１）流向（xiàng）地的靜電如果沒（méi）有很好的疏導，當這股能量流過芯片（piàn）就會造成芯片損壞；

（２）少部分能量在信號線上流竄，產生的幹擾信號會造（zào）成係統的錯誤動作。

為了處（chù）理這個問題，需要首先明確被幹擾的對象，確定係統中被幹擾的對象，然後找出（chū）幹擾是以什麽方式，什麽路徑影響（xiǎng）係統的，如（rú）果能明（míng）確幹擾（rǎo）路徑（jìng），那麽我們就可以（yǐ）通過堵和疏的方式進行靜電防（fáng）護。