1、PAGE:1EMI常用常用对对策方式及策方式及 EMI 设计简介设计简介南宁市跃龙科技有限南宁市跃龙科技有限公司公司 -质量质量部部PAGE:2EMC简介简介 EMC(Electro-Magnetic Compatibility)-装置装置 整组设备或系统整组设备或系统,在其本身的电磁环境中能圆满完成动作在其本身的电磁环境中能圆满完成动作,同时不同时不 会让其它在会让其它在此此环境中的环境中的 设备承受难以忍受的电磁干扰设备承受难以忍受的电磁干扰.EMI(Electro-Magnetic Interference)-装置整组设备或系统动作时自身产生的噪声装置整组设备或系统动作时自身产生的噪声.
2、EMS(Electro-Magnetic Susceptibility)-装置整组设备或系统在电磁扰的环境中承受其它噪声干扰的能力装置整组设备或系统在电磁扰的环境中承受其它噪声干扰的能力.PAGE:3EMC简介简介EMC(就是电磁兼容性就是电磁兼容性)简单简单讲就是：讲就是：-电子电气产品在操作时电子电气产品在操作时,本身会产生可能会干扰到其它产品操作本身会产生可能会干扰到其它产品操作 的电磁波的电磁波(EMI),同时同时其本身也其本身也会受到来自此环境中其它产品发出的会受到来自此环境中其它产品发出的 电磁干扰电磁干扰（EMS)。即是规范产品的电磁干扰波即是规范产品的电磁干扰波,使其使其不会影
3、响到其不会影响到其 它的产品运作它的产品运作,同时同时本身本身具备可以抵抗外界干扰的能力具备可以抵抗外界干扰的能力。PAGE:4EMC簡介簡介EMC的構成的構成PAGE:5EMC简介简介v造成造成EMC的三要素的三要素:A.干扰源干扰源:自然的自然的 人为的人为的 B.干扰路径干扰路径:空间辐射空间辐射,传导传导 等等 C.受干扰设备受干扰设备:电视机电视机 收音机收音机 电话电话 飞机飞机 医疗设备医疗设备 等等 路径路径 干扰源干扰源被干扰设备被干扰设备PAGE:6EMC简介简介v为何要求电磁兼容为何要求电磁兼容:电子电气产品之普及电子电气产品之普及,已成为生活中不可或缺的一部分已成为生活
4、中不可或缺的一部分,伴随着而来的伴随着而来的 电磁干扰的影响很广电磁干扰的影响很广.小至电视画面受影响小至电视画面受影响,大至危害飞机安全等大至危害飞机安全等,甚至甚至 影响人体健康的可能影响人体健康的可能,有鉴于此许多国家都已要求产品需通过电磁兼容有鉴于此许多国家都已要求产品需通过电磁兼容 的测试才能进入市场销售的测试才能进入市场销售,同时有些国家也将电磁兼容技术作为壁垒限制进同时有些国家也将电磁兼容技术作为壁垒限制进 口产品口产品，迫使他迫使他国国通过提高成本等来降低对本国产品的冲击通过提高成本等来降低对本国产品的冲击v通常的指令通常的指令:有欧盟的有欧盟的EMC规范规范,通常产品标示通常
5、产品标示CE以表明符合以表明符合EMC等欧盟指令才能等欧盟指令才能 输入欧洲输入欧洲,可以通过欧盟认证的实验室或自我宣告方式进行可以通过欧盟认证的实验室或自我宣告方式进行。美国美国的的FCC，凡凡 销往美国的电子通讯产品皆销往美国的电子通讯产品皆需需符合符合FCC所制定的相应规范所制定的相应规范。PAGE:7EMI的发生和传播路径的发生和传播路径v主要介绍三项和你们的产品相关的测试主要介绍三项和你们的产品相关的测试1.空间辐射空间辐射RadiationPAGE:8EMI的发生和传播路径的发生和传播路径PAGE:9EMI的发生和传播路径的发生和传播路径PAGE:10EMI的发生和传播路径的发生和
6、传播路径EN55022/CISPR22Frequency(MHz)classA(dBuV)classB(dBuV)3023040(50)30(40)230100047(57)37(47)()内为3m LIMIT,()外为10m LIMIT10m/3m LIMIT相差10dB,conversion limit is20log10/3=10.457 辐射限制辐射限制(for CE)FCC Part 15BFrequency(MHz)classB3088 4088216 43.5216960 469601000 54Radiated limit(for FCC)PAGE:11EMI的发生和传播路径的
7、发生和传播路径2.传导传导ConductionPAGE:12EMI的发生和传播路径的发生和传播路径PAGE:13EMI的发生和传播路径的发生和传播路径PAGE:14EMI的发生和传播路径的发生和传播路径频频 率率classA(dBuV)classB(dBuV)(MHz)QP AVG QP AVG0.150.5 79 6656 6656 56460.55.0 73 60 56 465.030 73 60 60 501.classA为商业工业使用环境;2.classB为住家使用环境Conducted limit(for CE)PAGE:15EMI的发生和传播路径的发生和传播路径3.ESD静电静电P
8、AGE:16EMI的发生和传播路径的发生和传播路径3.ESD静电静电PAGE:17EMI的发生和传播路径的发生和传播路径v EMC对策工作的目的对策工作的目的:将将EUT本身产生的干扰降低本身产生的干扰降低,符合标准要求符合标准要求,同时同时EUT本身抗干扰本身抗干扰能力能力提高提高，同样满足要求。，同样满足要求。1.EMI的产生原理:电场和磁场伴随着电压和电流作用而产生的,主要是单位时间内电压电流的变化率dI/dt dv/dt影响,如果dI/dt dv/dt越高相应产生的电场和磁场干扰就越强.2.EMI的辐射传播路径:噪声是以电波的特性，电场和磁场的方式来传播PAGE:18EMI的发生和传播
9、路径的发生和传播路径PAGE:19EMI对策原理对策原理1.EMI形成原因形成原因源头 :Clock(square wave)的上升沿或下降沿瞬间变化产生的干扰,还有 high frequency signal line.路径 :通过空间及干扰强度大的线.感应天线:干扰的天线.主要由PCB板上的Trace,连接线,外接线.PAGE:20EMI对策原理对策原理2.EMI对策思路对策思路 (1)从根源入手,从源头上将辐射能量降低 例如:时钟crystal引角串入电阻,clock在线串入磁珠电阻等 (2)破坏或改变辐射干扰的路径 减少耦合机制,通常当trace 为干扰信号频率的/4时干扰最强,可以改
10、 动走线或加强滤波 (3)辐射机制的破坏:减少缝隙,加强滤波,改变线的位置PAGE:21EMI对策原理对策原理3.EMI对策的诊断方式对策的诊断方式 对于一台EUT,首先我们按照标准的测试方法进行EMI辐射干扰确认,找到测试Fail的频率点,然后从EUT实际特点判断,辐射天线的影响,路径的影响及Source的影响,然后再根据各种因素产生的影响采取相应的措施.以辐射为例介绍在Chamber内的初步诊断:一.找到最大辐射方向 二.移除外围的信号线 三.EUT本身电源线辐射干扰的判断 四.检查EUT金属外壳螺丝有无拧紧,接插口的接地是否良好.五.内部可移除接插线的判断,除电源线外,其它可移除的线移除
11、,不可移除 的加core判断 PAGE:22EMI对策原理对策原理上述工作完成之后EUT Fail的频点仍然很高需要查找其根源进行细步诊断.（利用频谱分析仪及电场磁场探棒）一.以磁场探棒探测电路板上各主要部分组件噪声干扰的强度比较找到高点.二.以电场探棒或探针探测一步中主要部分的元器件引脚连接器比较找到高点.上述找到干扰的源头与传播路径,相关天线根据实际情况进行相关的对策处理PAGE:23EMI对策原理对策原理4.EMI对策的处理方式对策的处理方式 (1)机器外部构造的屏蔽处理 (切断干扰的传播路径使干扰消耗)(2)机器外部的电源线信号线处理 (因为有些频率干扰特别是30-300MHZ之间的干
12、扰是通过接插线二次传递 干扰,再到辐射到空间)(3)机器内部的电源线信号线处理 (线材剪短,线材缠绕,线材远离干扰)(4)元器件摆设及走线对器件的位置及内部走线控制 (5)机器内部振荡线路 (6)元器件选用 (选择各种性能参数与干扰类似的相关的特殊的元器件)PAGE:24EMI对策原理对策原理 在在处理处理EMI问题时对策修改方法往往不只是一种问题时对策修改方法往往不只是一种，可以，可以针对产品的针对产品的实实际情况际情况,选择量产时可实施选择量产时可实施较好，较好，成本成本较较低的方式低的方式。5.EMI常用的对策处理方法常用的对策处理方法 (1).屏蔽:外部采用金属外壳或PCB上主振荡放大
13、部分主IC SDRAM加屏蔽罩 塑料外壳内部喷涂导电漆或采用电镀外壳.(2).接地:加粗PCB板上的地线增大PCB板与金属外壳的接地面积干扰较大主IC背面地可用导电泡棉或金属弹片直接接地将干扰直接导入入地改变接地点,改变干扰路径,缩小回路面积.PAGE:25EMI对策原理对策原理5.EMI常用的对策处理方法常用的对策处理方法(续续)(3).滤波:a.加电阻:30-50在Clock,data line,I/O port和其它含有噪声的电路.b.加电容:10-100P在Clock,power,data Line,I/O port及其它针对所想 抑制含有噪声的电路.c.加电感:power,K/B,d
14、ata line Clock.d.加bead:power Clock data line I/O port.e.加core:机器内部及外部电缆在线,电源在线.f.Common Choke:USB2.0,DC Power,AC Power.g.LC或RC滤波:Clock,data line,I/O port,Power.h.型滤波:DC power的输入端或IC的power输入端.I.T型滤波:噪声较大的Clock,data line,I/O port,DC power及其他电路.上述对策方式使用后的位置及大小需经过多次的测试来决定较佳的值PAGE:26EMI对策原理对策原理滤波图PAGE:27
15、EMI对策原理对策原理6.Reconfirm工作工作在许多EMI对策上我们会面临Golden Sample可符合尔量产却无法符合的困扰,会有这种现象最主要的是没有逐一确认所下的对策是否有效,找reconfirm的工作量很重要的步骤如下:一.将所加的对策修改逐一取下看噪声是否升高 二.再将对策逐一加下看噪声是否降低 三.将所有对策加到另一台相同sample上看是否符合 经过反复确认可以确保量产的稳定,同时对各对策的细节加以确定PAGE:28EMI Conduction对策方法对策方法主要针对主要针对adaptor电源部分电源部分(0.15MHz30MHz)X电容电容Y电容电容Differenti
16、al chokevX电容作用电容作用:抑制抑制differential mode choke,电容值越大对低频效果越佳电容值越大对低频效果越佳vDifferential:电感抑制电感抑制differential mode噪声噪声,感值越大对低频效果越佳感值越大对低频效果越佳vY电容电容:抑制抑制common mode噪声电容值越大对低频效果越佳噪声电容值越大对低频效果越佳,在安规方面在安规方面 有漏电流限制有漏电流限制,不可超过不可超过472vCommon电感电感:抑制抑制common mode噪声噪声,感值越大低频噪声效果越佳感值越大低频噪声效果越佳 这四种组件相互搭配这四种组件相互搭配,调
17、整系数调整系数,调整位置调整位置,同时达到对噪声良好的抑制效果同时达到对噪声良好的抑制效果Common chokePAGE:29ESD的对策方法的对策方法1.结构上进行调整结构上进行调整,减少外壳的孔缝减少外壳的孔缝,部分电镀位置确定部分电镀位置确定,远离远离敏感电路敏感电路.2.电路中电路中重要电源线信号线对地加电容及重要电源线信号线对地加电容及Varistor.3.PCB板上地处理板上地处理,利用阻抗较低的地网络将能量消耗掉利用阻抗较低的地网络将能量消耗掉,避免进入敏感电路避免进入敏感电路.4。主。主IC附近的电源，信号线处理。附近的电源，信号线处理。5。较长信号线上加。较长信号线上加CO
18、RE。PAGE:30EMI对策原理对策原理 EMI的设计对于整个产品开发无论在时间上还是在成本花费上都很重要.PAGE:31EMI设计设计v 整体结构上设计整体结构上设计 (1)机器外壳屏蔽处理 a.Metal:开孔方式以不规则及小圆孔的原则,避免长缝隙，接缝处要充分密合滴水不漏,密不透风,绝缘漆不要喷到机壳内表面，螺丝接触处。b.Plastic:喷导电漆在内壳，接缝处上下盖接触面积加大，接触良好。(2)机器内部电源线和信号线处理 a.short b.core(for below300MHZ noise)c.shielding(for above 300MHZ noise)(3)机器外部电源线
19、和信号线处理 a.short b.core(for below300MHZ noise)c.shielding(for above 300MHZ noise)PAGE:32PCB板上设计板上设计 (1)PCB板上组件的摆设布置 I/O口应远离 主IC,SDRAM及较高频率的晶振，相互作用的组件尽量放一起,维持最短路径摆放;晶振电路尽量靠近其主IC;PCB板各端口的插接线避免交叉跨越电路主板,避免 交互干扰，相互耦合。(2)Ground处理,Analog与Digital安排分开 CPU处地与其它地切割开串入滤波，使高噪声区隔离,（如地面积很大不用切割）I/O端口地适当切割，为低频噪声提供Bypa
20、ss干扰地，I/O connector地与金属机壳密合,Main board利用螺丝孔使内层Ground和金属机壳连接.地层尽量布大,消除悬空地,增多接地过孔。EMI设计设计PAGE:33EMI设计设计(3)滤波设计 Source处理:Bypass capacitor(20P-100P)Bead(500)Resistor(22-47)I/O Port处理:Bypass(20P-100P)Bead(阻抗500)Resistor(2247)VCC/Ground处理:Bypass capacitor(可根据干扰情况加大小）and Bead（注意DC阻抗不能太大）(4)布线先后顺序控制原则 从EMI角
21、度来讲，先布重要的信号线如高电流变化率di/dt的信号线,大功率方波振荡器,时钟等高频线,再布其它低频线,电源线,地线。目的减少它们的长度.PAGE:34EMI设计设计(5)环路最小原则 信号线,电源线和他们回路组成面积越小越好可以布地线跟随信号线,电 源线一起并尽量靠近.PAGE:35EMI设计设计 (6)走线控制 两层板上下信号线避免平行,选择正交,减少差模共模干扰信号线尽量短,多 余线头去掉走线单线避免环路线长不要接近信号线内信号频率半波长的整数倍线转弯45度角,迹线宽度不要突变,避免阻抗不匹配引起反射。同时导线不要然拐弯.(7)IC电源处理 IC电源就近加电容对地,路径不同处增多对地电
22、容容值大小0.1uF100PF,重 要干扰电源与其它电源加Bead隔离;避免形成过多的环形通路。(8)电路板上预留位 在主板重要干扰线预留电阻电容位I/O口,电源,地,预留电阻,电感,电容位 可先用0欧姆电阻，或空位.PAGE:36EMI设计设计PAGE:37EMI设计设计PAGE:38EMI设计设计PAGE:39EMI设计设计(9)信号排插线及通常信号线设计。（主要为PCB到LCD的排线）PAGE:40EMI设计设计(10)地线网络设计 地线网络可以使信号可以回流的平行地线数目大幅度增加,从而 使地线电感对任何信号而言都保持最小,同时为降低ESD的敏感 性,一个低阻抗的地线网络也是很重要的,
23、相连的线越粗越好。从EMC的角度来讲,地线的主要作用是减小地线阻抗,从而减少地 线干扰。PAGE:41EMI设计设计(10)地线网络设计 梳状地线较差LayoutPAGE:42EMI设计设计(11)多层印刷板的层间安排几个共同原则 a.电源平面应靠近接地平面,并且安排在接地平面之下,这样可以利用两 金属平板间的电容作电源的平滑电容,同时接地平面还对电源平面上 分布的辐射电流起到屏蔽作用。b.布线层应安排与整块金属平面相邻,目的为了产生通量对滑作用 c.把数字电路和仿真电路分开,有条件时将数字电路和仿真电路安排在 不同层内,如果在同一层内可采用分隔等分开,因数字信号有很宽的频 谱,是产生骚扰的主
24、要来源 d.时钟电路和高频电路是主要的骚扰和辐射源,一定要单独安排,远离敏 感电路PAGE:43EMI设计设计(12)多层印刷板设计中确定印制线条间距的两原则 a.20H原则:所有的具有一定电压的印制板都会向空间辐射电磁能量 为减少这种效应,印制板的物理尺寸都应比最靠近的接地板的物理 尺寸小20H,H是两层印制板的间距,在一定频率下两个金属板的边 缘板会产生辐射,减小块金属板后边尺寸使其比另一个接地板小辐 射将减少 b.2-W:当两条印制线间距比较小时,两线之间会产生电流串扰,串扰会 使有关电路功能失常,为避免这种骚扰应保持任何线条间距不小于2 倍的印制线条宽度,即不小于2W,W为印制线路的宽度PAGE:44EMI设计设计 谢谢 谢谢 大大 家家!南宁市跃龙科技有限公司质量部南宁市跃龙科技有限公司质量部
