EMC、EMI簡介PPT課件講義教材

EMC/EMI簡介EMCEMIEMSCERECSRSInterferenceSusceptibilityEMC:ElectromagneticCompatibility(電磁兼容)EMI:Electromagneticinterference(電磁干擾)EMS:ElectromagneticSusceptibility(噪聲免疫力)CE:ConductedEmission(傳導(dǎo)放射)RE:RadiatedEmission(輻射放射)CS:ConductedSusceptibility(傳導(dǎo)免疫力)RS:RadiatedSusceptibility(輻射免疫力)(1)EMC的技朮分類(2）EMI/EMC定義何謂EMI？：一個裝置或系統(tǒng)在執(zhí)行過程中有不利功能的訊號出現(xiàn)，此訊號是不想要且沒意義的，它可能來自自己。何謂EMC？：一個裝置或系統(tǒng)和其他裝置或系統(tǒng)同時操作時，不會因EMI問題而有功能受影響的情形發(fā)生。何謂EMS？：一個裝置或系統(tǒng)在操作裝過程中不受周遭電磁環(huán)境影的能力。EMIEMS

CONODUCTEDRADIATED

CONODUCTEDRADIATEDEMI的發(fā)生：電磁場伴隨著電壓，電流的作用而產(chǎn)生(3）造成EMC的原因：二要素（自然的，人為的）SourcesOfEMIPropagationModeReceiversNaturalLightningCosmicRadiationSolarRadiationNuclearDecay?ManmadeConsumerElectronicsRFTelecommunicationSpeedControllersPowerToolsTelephonesComputersConductedRadiatedEMI的傳播路徑:PropagationofinterferenceOnlinesByradiationBycouplingViIiPia.inductiveb.capacitiveEiHiEMI對策原理EMI形成原因EMI對策成本EMI之診斷方式3.1初步診斷3.2細(xì)步診斷4.電子設(shè)備之對策處理5.常用之對策方式6.對策組件使用方式1.EMI形成原因1.1原因SOURCEANTENNAPATHSource:Clock(squarewave)orhighfrequencysignal(幾個MHz以上）Path:Air,LineAntenna:Line(Traceofprintcircuit,interconnectcableorcableconnectedtomachine),gapofmachinecase.

1.2EMI對策的考慮1.輻射能量的降低2.輻射路徑的改變3.輻射天線的破壞2.EMI的對策成本可用技朮設(shè)計時間測試階段生產(chǎn)段可用技朮/相對花費(fèi)對解決噪聲問題之關(guān)系花費(fèi)產(chǎn)品開發(fā)時間3.EMI的診斷方式3.1初步診斷(Forchamber)步驟一：轉(zhuǎn)動Turntable,找出輻射最大方向調(diào)整天線位置，確認(rèn)機(jī)器之最大輻射。步驟二：移除接口設(shè)備之電纜線步驟三：電源線輻射的判斷步驟四：檢查上下蓋，接地螺絲及連接器接頭之接地點(diǎn)。3.2細(xì)步診斷步驟一：以磁場探棒探測電路板上各個組件的噪聲。WWW.ZQZL.CN中國最大的資料庫下載步驟二：以電場探棒或探針探測各個線路，連接器及組件接腳噪聲4.電子設(shè)備之對策處理

1.機(jī)器外殼屏蔽之處理2.機(jī)器外部的電纜線之處理3.機(jī)器內(nèi)部的電纜線之處理4.電路板上元之?dāng)[設(shè)及布線5.機(jī)器內(nèi)之振蕩線路6.組件之選用5.常用之對策方式

1.加電阻2.加電容3.加電感4.加Core5.加Bead6.加LC或RC濾波器7.加Choke8.加濾波型器9.加T濾波型器10.加粗地線11.加大接地面積12.縮小迥路面積13.加Shielding或Coating14.改變接地點(diǎn)位置以上組件之值的大小及對策位置，需經(jīng)過多次的測試，以決定最佳之值。6.對策組件使用方式1.加電阻：Clock,dataline,I/Oport及其它含噪聲之電路2.加電容：Clock,dataline,I/Oport及其它含雜之電路3.加電感：Power(VCC),K/Bdataline,隔離低頻噪聲4.加Core：機(jī)器內(nèi)部及外部電纜在線5.加Bead：Clock,dataline,I/Oport及其它含雜之電路6.加LC或RC器：Clock,dataline,I/Oport,power(VCC)7.加Choke:ACorDCpowerline之輸入端8.加型器：DCpower之輸入端或IC之power輸入端（VCC）9.加T型器：噪聲較大之Clock,dataline,I/Oport,DCpower及其它電路10.加粗地線：電路噪聲較大，不易被bypass時11.加大接地面積：接地阻抗過大，接地點(diǎn)噪聲太大，接地面積太不或無接地平面時采用12.縮小迥路面積：單層印刷電路板較常使用13.加Shielding或Coating：機(jī)器外殼為塑料或非金屬制品時使用14.改變接地點(diǎn)位置：電路噪聲大，使用RC或LC濾波器無效時如以上各種方式皆無法解決問題時，建議重新LAYOUT輸出噪聲電流比較表接地面積/電容值1cm2100cm2接地效應(yīng)2200p0.2IN0.01IN26dB4700p0.2IN0.006IN30dB電容值效應(yīng)0dB4.4dB

X電容不同容值的比較計算IN

IC

XC

ROIo

RO：輸出阻抗

XC：電容阻抗依電壓分流原理忽略在線阻抗可分別求得Io與IC如下Io=

RcRo+RcIN

Ic=

RoRo+RcIN

Rc=Xc=1/2ΠfCX電容為0.22uF時，Xc=1/2Πx106x0.22x10-6=0.723ΩIo=0.72310+0.723IN=0.067IN輸出噪聲降低20log(IN/Io)=20log(1/0.067)=23dBX電容為1uF時，Xc=1/2Πx106x1x10-6=0.159ΩIo=0.15910+0.159IN=0.0156IN輸出噪聲降低20log(IN/IO)=20log(1/0.0156)=36dBEMI診斷--------電源濾波器的使用基本電路圖形作用說明X電容作用：抑制DifferentialMode噪聲，電容值愈大對低頻噪聲效果愈佳。Differential電感：抑制DifferentialMode噪聲，感值愈大對低頻噪聲效果愈佳。Y電容作用：抑制CommonMode噪聲，電容值愈大對低頻噪聲效果愈佳，有漏電流限制故不可使用過大。Connon電感：抑制CommonMode噪聲，感值愈大對低頻噪聲效果愈佳。DifferentialChokeCommonChokeY電容X電容分析說明經(jīng)由這四種組件相互的搭配，達(dá)到噪聲抑制的效果。在使用上如果純粹用理論計算其濾波頻段，其結(jié)果將和實際測試有相當(dāng)大的差別，這是因為負(fù)載阻抗的不同，無法用理論計算而得，因此掌握正確的使用觀念是非常重要的。DifferentialMode噪聲：使用X電容、Differential電感

CommonMode噪聲：使用Y電容、Common電感因此在使用前必須先確認(rèn)噪聲是DifferentialMode或是CommonMode噪聲然后再考慮應(yīng)用那些組件來抑制噪聲。利用X電容判斷Differential、Common噪聲使用一個1uF的電容加在電源端看噪聲是否減低如果噪聲降低則表示是Differential

如果噪聲相同則是Common噪聲。這是一個快速的判斷方法，對于CommonMode噪聲可以利用

Y電容和Common電感搭配，達(dá)到噪聲抑制的效果。而對于

DifferentialMode噪聲可以利用X電容、Differential電感搭配達(dá)到噪聲抑制的效果。結(jié)論說明在實際對策方法中，如X電容所降低的噪聲有限，可加上一Differential

電感則將會得到一明顯的效果，如Y電容所降低的噪聲有限，可加上一

Common電感，則將會得到一明顯的效果。

當(dāng)然噪聲的種類是多樣的，所以一般典型的電源濾波器是包括

Common與DifferentialMode兩種濾波組件，但在實際產(chǎn)品應(yīng)用上我們可以透過正確的診斷方法，選取有效的對策組件即可。LayoutCalculations:L=1.5nH(cap)+4*1nH(vias)+2*1.4nH(pin-via)+2*11.2nH(cap-via)=30.7nHV=L*(dI/dt)=30.7nH*25MA/s=768mVLayout#1DecouplingCapacitorViastoVCCViastoGNDDecoupling:Decoupling:LayoutCalculations:L=1.5nH(cap)+2*1nH(vias)+1.4nH(pin-via)+11.2nH(cap-via)+11.2nH(pin-cap)=27.3nHV=L*(dI/dt)=27.3nH*25MA/s=682mVLayout#2DecouplingCapacitorViastoVCCViastoGNDDecoupling:LayoutCalculations:L=1.5nH(cap)+2*11.2nH(pin-cap)=23.9nHV=L*(dI/dt)=23.9nH*25MA/s=597mVLayout#3DecouplingCapacitorViastoVCCViastoGNDDecoupling:LayoutCalculations:L=1.5nH(cap)+2*1nH(vias)+1.4nH(pin-cap)+1.4nH(pin-via)=6.3nHV=L*(dI/dt)=6.3nH*25MA/s=157mVLayout#4DecouplingCapacitorViastoVCCViastoGNDEMIDesignin-----X電容與Y電容效應(yīng)計算說明說明GroundGroundACLineYXYY電容不同接地面積的比較I=IS+INI1=IS+I1NINI1NI=IS+INI10=IS+I10NINI10N圖一接到1cm平方面積的接地圖二接到10cm平方面積的接地用簡單的電路說明上述觀念XcRGINROIOIBRO:輸出阻抗Xc:電容阻抗RG：接地阻抗依電壓分流原理可分別求得Io與IB如下Io=XC+RGIN=INXC+RG+RO

RB

RO+RB

Io=

ROIN=INXC+RG+RO

RO

RO+RB

計算接地阻抗及電容阻抗RG=ρ/Aδρ=1.724x10-8δ=(2ρ/2Πfμ)-1/2μ=μo=4Πx10-7H/mδ=(2x1.724x10-8/2Πx106x4Πx10-7)-1/2=6.608x10-5

RG1=1.724x10-8/10-4x6.608x10-5

=2.6ΩRG10=1.724x10-8/10-2x6.608x10-5

=0.026ΩXc=1/2ΠfCX22c=1/2Πx106x2200x10-9=0.072ΩX47c=1/2Πx106x4700x10-9=0.033Ω計算接地面積為1cm，信號頻率1MHz，電容值為2200P時之IO、IBXc=0.072ΩRG1=2.6ΩRo=10ΩI01=0.072+2.6IN=IN=0.2IN10+0.072+2.62.67212.672IB1=10IN=IN=0.8IN10+0.072+2.61012.672計算接地面積為10cm，信號頻率1MHz，電容值為2200P時之IO、IBXc=0.072ΩRG10=0.026ΩRo=10ΩIO10=0.072+0.026IN=IN=0.01IN10+0.072+0.0260.09810.098IB10=10IN=IN=0.99IN10+0.072+0.0261010.098輸出噪聲降低20log(IO1/IO10)=20log(