EMC基础(六)

文摘   2024-12-14 20:20   上海  

从这篇开始,按照不同的耦合方式介绍一些整改技巧,首先从最为熟悉的辐射耦合。

大多数产品未能通过辐射发射的原因是电缆辐射或者壳体的泄露。

电缆泄露:I/O电缆或者电源线缆,若其屏蔽层与机架或者壳体搭接不好或者缺少足够的滤波或简单低穿过屏蔽壳体,就会导致辐射发射谐波。通常情况下,200MHz以下不合格的原因为电缆辐射(200MHz对应的波长为1.5m,辐射测试线束长度为1.7m左右,数值已经较为接近,满足1/4波长时,易形成LC谐振,辐射电磁波能量,其实从这儿也可以看出,形成LC谐振时,线缆呈现纯电阻性,阻抗最小,按照电磁波回路理论,电磁场也是沿着阻抗最小的路径传播能量更多);

金属机壳:较高频率(大于200MHz)的发射普遍来自于设备的金属机壳,在较高频率时,I/O电缆通常为电感性(当频率大于200MHz,LC串联谐振电路超过一定频率时,呈现电感特性),基于此原因,机壳上的射频电缆通常会产生辐射。此时,一种常见的辐射源为机壳上的缝隙,设备内的电路板能在机壳的内表面上产生电流,这些高频电流可从缝隙或者间隙泄露出去,然后在机壳或壳体外部附件流动,因此,整个壳体成了发射天线。一种例外情况是当被耦合的点非常接近于发射源时,它们中的大多数能够返回到发射源,这也是为什么在电路板上或电路板的参考返回平面上使用旁边电路可以降低辐射的原因。

当高频电流在设备的壳体内部流动,当它们到达缝隙时,很容易流过这个接缝点,几mΩ的阻抗将在缝隙上产生电压,形成对外干扰。

鉴于以上对外辐射耦合的两种情况,可以通常以下方法快速定位。

首先,可以尝试用手抓住线缆(确保人体安全的情况下,人体是良好的射频吸收体),若线缆为主要的辐射体,那么通过本来是通过电缆辐射出去的能量,将会被人体吸收,可快速判断线缆是否为辐射体。

如果能够判断出线缆是辐射体,可以依次产品功能,依次断开每个单独功能的线缆(如果有的线缆之间的功能是彼此相关的,还需要额外再对分析),这样有助于识别出是哪根线缆(哪部分电路功能)在对外辐射。

如果判断不是线缆产生的问题,可以用手(绝缘重物)挤压外壳,来确保设备壳体紧密连接,若此时测试发现,原先超标的幅值有所降低,这表面机壳的某些地方断开了或者出现接触不良,此时紧急的补救措施是,可用铜箔多层包裹产品机壳,当出现使用该方法解决了问题时,可以慢慢剥离可能没有问题的区域,每次剥离铜箔,都需要复测下对原实验幅值有无影响,直到移除到某部分铜箔时,出现辐射恢复到未包裹之前状态了,问题可能就是出现该区域。

判断出了是某个区域出的问题,此时一方面可以从结构入手,做好该区域的屏蔽,一方面可以从电路本身入手,按照辐射源产生的耦合路径逐一排查,这部分内容,我们在下一篇介绍。



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课程介绍

电磁兼容系列课程,集电磁兼容设计、故障诊断、整改技术、实践应用四大关键技术,是使工程师思路豁然开朗、茅塞顿开、受益匪浅之技术学习,课程主要包括以下模块:

序号

课程名称

课时

课程内容

1

《电磁兼容基础概念和理论》

20h

重点讲电磁兼容入门基础知识、概念和理论

2

《电磁兼容元器件原理、选择和应用》

20h

重点讲常用电磁兼容设计和整改元器件原理、选型和应用

3

《电磁兼容诊断整改设备实操和技巧》

10h

重点讲常用电磁兼容诊断整改设备、工具的实操和使用技巧

4

《电磁兼容故障诊断、整改技术与经典案例》

20h

重点讲辐射、传导故障诊断思路、整改方法、经典案例

5

《电路保护设计、故障诊断与整改技术》

20h

重点讲静电、浪涌和EFT的设计、故障诊断思路、整改方法、经典案例

6

《架构规划与高级PCBEMC设计及案例》

20h

重点讲PCBEMC设计,单板源头设计思路和方法、关键电路原理图和PCB设计、实践应用、经典案例

7

《整机与系统电磁兼容设计与经典案例》

20h

重点讲整机和系统电磁兼容设计思路和方法、实践应用、经典案例

8

《实战设计:从方案到认证系统流程电磁兼容设计案例》

10h

从电磁兼容方案设计、原理图、PCB设计、结构设计、诊断整改、测试认证全流程EMC设计实战案例

★ 以上课程每年受各大企业邀请企业内训>10场,获学员反馈受益匪浅、茅塞顿开、醍醐灌顶极多!

6.课程目录

模块一:《电磁兼容基本概念和理论》

主要内容

电磁兼容基本概念

电磁兼容基本概念

电磁兼容发展、电磁干扰现象、电磁兼容概念、常用术语

电磁兼容干扰的分析方法

电磁干扰三要素、电磁骚扰源和敏感源特性、电磁骚扰耦合路径、电磁干扰抑制思路

电磁兼容单位

分贝的特殊含义、分贝在电磁兼容中的应用、分贝单位的特殊换算、学会使用分贝

电磁兼容标准

标准制定、标准制定的基础、标准的分类、标准遵循原则

电磁兼容实验

电磁兼容实验环境、电磁兼容测试项目、电磁兼容实验等级、电磁兼容实验判据

电磁兼容工作意义

电磁兼容融入产品设计意义、电磁兼容效费比

电磁兼容基础理论

电磁骚扰源的特征

时域和频域、傅里叶变换、各种信号电磁干扰的频谱分析

电磁干扰耦合路径

电源线耦合、地线耦合、容性耦合、感性耦合、电磁场耦合等机理

电磁辐射的原理

基本天线结构、实际电路电磁辐射模型、共模和差模电流、共模辐射和差模辐射、波阻抗

案例

概念和理论案例

大约5篇典型案例

模块二:《电磁兼容元器件原理、选择和应用》

主要内容

电磁干扰滤波器件

元器件分布参数效应

元器件分布参数效应、元器件分布参数对EMIEMS影响

电容、三端电容

电容滤波分布参数特性、电容阻抗特性、如何选择电容滤波、如何减小分布参数对电容滤波影响、电容串联与并联滤波、电容布局、电容EMI应用、三端电容原理、三端电容高频滤波、三端电容布局布线

电感、共模电感

电感滤波分布参数特性、电感阻抗特性、如何选择电感滤波、如何减小分布参数对电感滤波影响、电感绕制、电感布局、电感EMI应用、共模电感原理、共模电感阻抗特性、共模电感选择与应用

磁环、磁珠

铁粉芯、锰锌、非晶、镍锌磁环原理、磁环选型方法、磁环在EMI中的应用和实践、磁珠原理、磁珠选型、磁珠在电路原理图中的应用、磁珠抑制EMI案例

变压器、光电耦合器

隔离变压器、光电耦合器原理、选型方法、应用


电路保护器件

GDT陶瓷放电管、玻璃放电管

GDT基本结构和保护原理、GDT器件参数解读、特性分析、GDT选型方法和应用、设计要点、两端型GDT和三端型GDT区别、应用方法

MOV压敏电阻、TMOV压敏电阻

MOV基本结构和保护原理、MOV器件参数解读、特性分析、MOV选型方法和应用、TMOV自恢复热敏电阻原理和应用

TVS瞬态抑制二极管、TSS半导体放电管

TVS基本结构和保护原理、TVS器件参数解读、特性分析、TVS选型方法和应用、设计要点、TVS与二极管串联原理、TVS阵列原理;TSS基本结构和保护原理、TSS器件参数解读、TSS选型方法和应用、设计要点

保险管、PPTC自恢复保险丝

保险管在防雷电路中应用原理、保险管防雷性能参数、瞬态冲击保险管选择和应用、设计要点;PPTC基本结构和保护原理、PPTC器件参数解读、PPTC选型方法和应用、设计要点

防护器件使用问题点和各自特性

GDT续流原理、GDT续流错误电路、MOV失效原理、MOV失效错误电路、如何正确应用防护器件和设计电路;几类防护器件各自特性、选用注意事项以及如何合理搭配


案例

各类器件应用案例

大约10篇设计与整改典型案例

模块三:《电磁兼容常用诊断设备实操和技巧》

主要内容

电磁兼容故障诊断设备实操和技巧

EMI故障诊断工具

频谱分析仪、近场探头、电流卡钳等进行近场诊断的原理和实操、频谱仪近场测试设置技巧、近场探头制作、使用技巧和经验

EMS故障诊断工具

示波器、高压探头、EMS注入系统进行EMS诊断的原理和实操、示波器高压测试设置技巧和经验、示波器和高压探头浪涌测试点选择

其他

手掌、磁环、频谱图、插拔线缆、插拔模块等等

案例

诊断案例

大约5篇典型案例

模块四:《电磁兼容故障诊断、整改技术与经典案例》

主要内容

电磁兼容故障诊断和整改基础

整改死循环

实验室整改死循环误区、如何避免实验室整改死循环

诊断整改前奏

实验室符合、辅助设备电磁干扰隔离思路和方法、单机与系统电磁干扰诊断思路和方法、现场与实验室电磁干扰诊断思路和方法


传导骚扰故障诊断与整改技术

传导骚扰问题分析

传导骚扰测试机理、传导骚扰发射的原因、传导骚扰问题诊断、传导骚扰试验失败时的分析和整改

传导骚扰接口电源滤波设计

电磁干扰滤波原理、电源滤波器的正确使用、滤波器选择、插入损耗定义与测量、滤波器安装、滤波器选择的误区;共模和差模超标原理、共模差模分离方法、频谱诊断方法、共模和差模滤波电路设计、寄生参数控制

开关电路源头滤波设计

开关电路电磁干扰机理和模型、开关电路电磁干扰来源、差模传导和共模传导控制、开关管电磁干扰滤波设计、隔离变压器电磁干扰滤波设计、整流二极管电磁干扰滤波设计、DCDC电磁干扰滤波设计、BUCK电磁干扰滤波设计、BOOST电磁干扰滤波设计、开关电路输出滤波设计

开关电路PCB布局与布线

开关电路回路控制思路、回路设计方法、反激电源PCB布局布线、BUCK电源PCB布局布线、BOOST电源PCB布局布线、DCDC布局布线


辐射骚扰故障诊断与整改技术

辐射骚扰问题分析

辐射骚扰测试机理、辐射骚扰发射的原因、辐射发射失败时的分析和整改

整机辐射骚扰故障诊断思路

确定机箱or线缆辐射骚扰诊断思路、确定缝隙or孔洞辐射骚扰诊断思路

屏蔽机箱设计与整改

屏蔽效能定义、整机综合屏蔽效能因素、整机不连续点、机箱缝隙电磁屏蔽设计、机箱开口电磁兼容设计、机箱孔洞电磁兼容设计、机箱按键电磁兼容设计等

线缆电磁兼容设计与整改

电缆导致辐射问题诊断思路和方法、电缆与辐射骚扰发射的关系、电缆电磁辐射的机理、现实中导致电缆辐射的情况分析、电缆屏蔽的原理、屏蔽设计、屏蔽电缆导电端接方法、电缆滤波的方法

单板频谱诊断与整改辐射思路

各类信号频域特征、宽带频谱、窄带频谱、密集频谱、整段频谱诊断方法思路,频率与辐射途径诊断确定、频率与干扰源诊断确定

单板强辐射干扰源设计与整改

时钟电路原理图和PCB电磁干扰设计、电源电路原理图和PCB电磁干扰设计、IC芯片原理图和PCB电磁干扰设计


设计与整改案例

传导骚扰案例

辐射骚扰案例

传导抗扰度案例

辐射抗扰度案例

大约30篇设计与整改典型案例

模块五:《电路保护设计、故障诊断、整改技术与经典案例》

主要内容


电路保护基础基础知识

电路保护基本概念

瞬态的产生、瞬态干扰的现象、瞬态对电子产品的危害

瞬态电磁干扰机理

瞬态的时域模型、频率分量、骚扰源的特征、时域和频域、电磁干扰的频谱分析、瞬态对产品电磁干扰机理

瞬态对设备的干扰

瞬态对产品电磁干扰耦合方式、防护设计思路

瞬态保护标准和要求

瞬态保护考核的标准、测试项目、测试等级、判据


静电保护设计、故障诊断和整改技术

静电电磁干扰机理

静电电磁干扰机理、瞬态场强的产生、对电路干扰方式

静电保护设计、故障诊断、整改思路

静电保护设计和整改思路、静电故障诊断思路

机箱静电防护设计与整改

金属机箱静电泄放原理、金属机箱静电防护设计方法、机箱缝隙、孔洞、连接器静电泄放设计方法

结构隔离静电防护设计与整改

机箱结构隔离静电防护设计原理、机箱结构隔离静电防护设计方法、机箱按键、屏幕、螺钉孔静电结构隔离设计方法

机箱IO接口电路保护设计与整改

金属机箱IO接口电路保护设计原理、IO接口电路保护设计方法、网口、USB接口、HDMI、视频接口等静电保护设计与整改方法

硬件原理图关键电路静电保护设计与整改

原理图静电敏感电路识别、静电敏感电路原理图设计思路、静电敏感电路原理图设计方法、IC静电保护设计、复位电路静电保护设计、控制电路静电保护设计、音视频静电保护设计、I2C静电保护设计

PCB静电保护设计与整改

PCB静电保护设计思路、PCB隔离静电保护设计方法、关键电路PCB静电保护设计、接口防护电路布局与布线静电设计、复位等敏感电路布局与布线静电设计


电快速脉冲群保护设计、故障诊断与整改技术

EFT电磁干扰机理

EFT电磁干扰机理、对电路的电磁干扰方式、EFT问题诊断工具、诊断方法和思路

电源EFT保护设计与整改

电源EFT电磁干扰机理、电源EFT干扰解决方法、电源滤波器解决EFT干扰设计、铁氧体磁环解决EFT干扰应用方法

信号线缆EFT保护设计与整改

信号EFT电磁干扰机理、信号EFT干扰解决方法、屏蔽线缆解决EFT干扰、铁氧体磁环解决EFT干扰、信号接口滤波电路解决EFT干扰

原理图和PCBEFT保护设计与整改

原理图和PCBEFT保护设计思路、原理图和PCBEFT保护设计方法、关键电路EFT保护设计方法


浪涌保护设计、故障诊断与整改技术

浪涌电磁干扰机理

浪涌电磁干扰机理、对电路干扰方式

浪涌防护设计与整改思路

雷击与浪涌设计整改思路、雷击与浪涌设计电路拓扑、初级保护电路设计思路、次级保护电路设计思路、退耦设计

浪涌接口保护电路设计与整改

雷击浪涌接口保护电路设计思路和步骤、接口保护电路防护能力确定、被保护电路和耐压能力确定、防护电路拓扑结构设计、防护电路器件选型、防护电路退耦电路设计

浪涌防护电路PCB设计

防护电路PCB布局和布线设计、PCB通流能力设计、PCB绝缘耐压设计、防护电路PCB接地设计


设计与整改案例

静电设计与整改案例

EFT设计与整改案例

浪涌设计与整改案例

大约30篇设计与整改典型案例

模块六:《架构规划与高级PCBEMC设计、经典案例》

主要内容

产品EMC设计方法和思路

产品EMC测试实质

EMC设计与测试的联系、辐射骚扰EMC测试实质、浪涌EMC测试实质、产品EMC测试的实质

产品EMC设计方法和思路

共模干扰对EMC测试的影响、产品EMC设计方法和思路

PCB架构EMC规划与设计思路

电路环路定理、控制共模电流路径思路、PCB架构EMC设计、“电流”与“环路”、“共模”与“疏导”的设计思想



PCB层叠EMC规划与设计

回返电流

回路原理、信号驱动路径、信号返回路径、完整回路设计解决PCBEMC

PCB层叠EMC规划与设计思路

磁通对消原理、预期回流路径、非预期回流路径、

PCB层叠本质

回路控制、回返电流路径设计、减小信号回路控制EMC思路

参考平面

参考平面原理、参考平面选择、GNDPOW参考平面在EMC设计中的作用、参考平面改善EMC方法

信号回流路径设计

微带线和带状线回路、信号回流路径分析与设计、设计信号回流控制环路、环路控制解决PCBEMC方法

PCB层叠优化设计

层叠设计原则、层叠数量设计、层叠相对位置EMC设计、层叠EMC设计注意事项

PCB层叠EMC规划与设计方案

四层板、六层板、八层板、十层板信号层与电源层电流回路控制、层叠EMC规划与设计方案

信号换层EMC设计方案

信号线换层回返电流路径控制及设计方案






PCB布局架构EMC规划与设计

PCB布局架构EMC规划与设计思路

功能模块空间隔离、功能模块设计分区EMC布局设计思路

功能模块架构EMC布局设计方案

功能划分、频率划分、信号类型划分原理、分区与分地EMC设计、EMC布局设计方案

关键电路/器件EMC识别

EMC关键器件关键电路、强干扰器件特点、敏感器件特点

关键电路/器件EMC布局设计

时钟电路EMC布局设计、开关电源EMC布局设计、IC芯片EMC布局设计、复位电路EMC布局设计、模拟电路EMC布局设计、接口电路EMC布局设计


PCB布线EMC规划与设计

PCB布线EMC规划与设计思路

差模环路控制、信号回流路径控制

关键信号布线优化设计

高速信号、表层布线与内层布线、布线层优化设计

回返电流中断

回返电流中断形式、布线换层流中断、平面层分割回流中断、主板与子板回流中断、回返电流中断电磁干扰产生原理

回返电流中断预防与设计

如何减少平面层分割、跨越电源平面分割的处理、

跨越地平面分割的处理、跨越高密度连接器分割的处理、跨越密集总线分割的处理、布线换层回流设计、主板与子板转接回流设计

I/O接口PCB布线设计

电源接口、网口、USB接口、HDMI接口、485接口、视频接口等PCB布线设计、隔离与分区设计、静地与桥接设计

关键电路PCB布线设计

反激开关电源、BUCK电源、BOOST电源PCB布线设计;时钟电路PCB布线设计、复位电路PCB布线设计、模拟电路PCB布线设计、滤波电路PCB布线设计、IC芯片PCB布线设计

设计案例

层叠设计经典案例

布局设计经典案例

布线设计经典案例

大约30篇设计典型案例

模块七:《整机与系统电磁兼容设计、经典案例》

主要内容

整机与系统结构屏蔽设计

屏蔽效能及影响因素

近场与远场、自由空间波阻抗、屏蔽效能定义、屏蔽效能计算方法、影响结构屏蔽效能的因素

磁场屏蔽

低频磁场屏蔽原理、高导磁率屏蔽材料屏蔽方法、磁屏蔽材料选择、强磁场屏蔽方法、低频磁场屏蔽设计要点;高频交变磁场屏蔽原理、高频交变磁场屏蔽方法、高频交变磁场屏蔽设计要点

结构电磁兼容设计

机箱缝隙泄露原理、缝隙电磁泄露的因素、缝隙屏蔽设计的方案、电磁密封衬垫的评估和选择、电磁密封衬垫的正确使用

孔洞电磁兼容设计

孔洞电磁泄露的因素、孔洞屏蔽设计方法、截止波导原理和应用、通风口的设计、按键电磁兼容设计、显示屏电磁兼容的设计

贯通导体的处理

贯通导体对屏蔽体的影响、实际机箱上的贯通导体、贯通导体导致泄漏的解决方法

整机与系统滤波电磁兼容设计

电源滤波器原理

插入损耗定义、电磁干扰滤波原理

电磁干扰滤波与传统滤波的区别

干扰滤波的特殊性、干扰滤波与传统滤波在电路上的不同、共模滤波的概念和原理、电源线滤波原理和构成、信号线滤波的原理和构成

电源滤波器设计

切线法设计滤波器思路、切线法设计滤波器方法、滤波网络拓扑设计、滤波电容特性和选择、滤波电感特性和选择、磁芯的特性和选用

高效滤波电路影响因素

理想滤波电路与实际滤波电路的差别、影响滤波效果的因素、高频分布参数影响、滤波器安装影响、磁芯饱和对滤波效果的影响

信号口滤波设计

穿心电容、馈通电容、滤波连接器原理和正确使用;信号口滤波器设计方法

整机与系统线缆电磁兼容设计

电缆中的信号串扰与解决方法

电缆电磁辐射的机理、近端和远端的串扰特征、容性耦合与感性耦合区分、容性耦合的解决、感性耦合的解决

电缆电磁兼容性设计

线缆EMC设计分类方法、线缆EMC设计布放方法、线缆EMC设计选用方法

电缆屏蔽设计

电缆屏蔽的原理、屏蔽效果的评估、屏蔽编织密度确定、屏蔽层导电搭接设计、猪尾巴搭接设计问题、屏蔽层连接GND问题

非屏蔽电缆设计

接口滤波设计、线缆加磁环、线缆双绞原理、线缆双绞设计方法


整机与系统接地电磁兼容设计

系统接地要求和方式

安全地的概念、防雷地的作用、电路地的定义、电磁兼容地、各种地接地方式

地环路的分析和解决

地环路的概念、地环路引入干扰的机理、地环路电流产生的原因、消除地环路的几种方法

整机与系统接地设计

电路接地设计方法、台式设备接地设计方法、机架产品接地设计方法

设计案例

屏蔽设计经典案例

滤波设计经典案例

线缆设计经典案例

系统设计经典案例

大约30篇设计典型案例


模块八:《实战设计:某产品从方案到认证全流程电磁兼容设计》

主要内容

系统流程法EMC设计

系统流程法EMC设计思路和方法

系统流程法EMC设计思路、产品总体EMC设计方案、产品详细EMC设计方案、产品接地EMC设计、产品原理图和PCBEMC设计、产品接口EMC设计、产品结构EMC设计、产品线缆EMC设计

产品系统流程EMC设计案例

案例


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