～學(xué)時電子產(chǎn)品電磁兼容性的設(shè)計電子產(chǎn)品靜電防護課件

1.電子產(chǎn)品的防護與防腐2.電子產(chǎn)品的散熱3.電子產(chǎn)品的防振4.電子產(chǎn)品的電磁兼容性5.電子產(chǎn)品的靜電防護第四章電子產(chǎn)品的防護與電磁兼容教學(xué)目標1.掌握電子產(chǎn)品在電磁兼容設(shè)計中采取的措施；2.掌握靜電的危害及防護。2004年12月18日第四節(jié)電子產(chǎn)品的電磁兼容性一電磁兼容性概述（一）電子設(shè)備的電磁兼容性電磁兼容性（Electromagnetic

compatipility簡稱EMC）－－為了保證器件、設(shè)備或系統(tǒng)在所處的環(huán)境中良好運行，既要控制騷擾源的電磁發(fā)射，又要提高騷擾對象的抗擾度。2004年12月18日國際電工委員會IEC

：無線電干擾特別委員會簡稱CISPR——1934年成立，專門研究無線電干擾問題，制定有關(guān)標準，旨在保護廣播接收效果。電磁兼容委員會TC77——成立于1981年的。TC77關(guān)心EMC所涉及的頻率范圍及產(chǎn)品。專門制定國際上比較完整和系統(tǒng)的抗擾度基礎(chǔ)標準。我國的EMC：1986年成立了全國無線電干擾標準化委員會，開始有組織有系統(tǒng)地對應(yīng)CISPR/IEC開展國內(nèi)EMC標準化工作。目前我國已制定了六十多項EMC國家標準，其中基礎(chǔ)標準為GB4365-1995電磁兼容術(shù)語；GB/T6113-1995無線電干擾和抗擾度測量設(shè)備規(guī)范。2004年12月18日第四節(jié)電子產(chǎn)品的電磁兼容性（二）電磁干擾的三要素構(gòu)成電磁干擾包括三個要素：電磁干擾源、干擾傳播途徑、敏感設(shè)備2004年12月18日第四節(jié)電子產(chǎn)品的電磁兼容性1．電磁干擾源（1）電磁干擾的傳播傳導(dǎo)耦合方式傳導(dǎo)耦合必須在騷擾源和敏感源之間有完整的電路連接。這個傳輸電路可包括導(dǎo)線、設(shè)備的導(dǎo)電部件、供電電源、公共阻抗、接地平面、電阻、電感、電容、和互感元件等。2004年12月18日第四節(jié)電子產(chǎn)品的電磁兼容性

沿電源線的傳導(dǎo)干擾公共地線阻抗耦合

2004年12月18日第四節(jié)電子產(chǎn)品的電磁兼容性輻射耦合方式輻射耦合是通過介質(zhì)以輻射電磁波形式傳播，騷擾能量按電磁波的規(guī)律向周圍空間發(fā)射。干擾源的空間可劃分為兩個區(qū)域：近場區(qū)（感應(yīng)區(qū)）：主要有電容耦合和電感耦合兩種形式。電容耦合途徑電感耦合途徑2004年12月18日第四節(jié)電子產(chǎn)品的電磁兼容性遠場區(qū)：常見的輻射耦合有三種：①騷擾源天線發(fā)射的電磁波被敏感設(shè)備天線意外接收，稱為天線對天線耦合；②空間電磁場經(jīng)導(dǎo)線感應(yīng)而耦合，稱為場對線的耦合；③兩根平行導(dǎo)線之間的高頻信號感應(yīng)，稱為線對線感應(yīng)耦合。（三)電子設(shè)備電磁兼容性設(shè)計的基本要求電子設(shè)備的電磁兼容性設(shè)計包括：限制干擾源的電磁發(fā)射、控制電磁干擾的傳播以及增強敏感設(shè)備的抗干擾能力。1、優(yōu)化信號設(shè)計2、完善線路設(shè)計3、屏蔽4、接地與搭接5、濾波6、合理布局2004年12月18日(三)屏蔽與屏蔽措施用導(dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻挠靡砸种齐妶?、磁場及電磁場干擾的盒、殼、板和柵、管等措施稱為屏蔽。屏蔽有兩個目的，一是限制內(nèi)部輻射的電磁能量泄露出該內(nèi)部區(qū)域，二是防止外來的輻射干擾進入某一區(qū)域。根據(jù)其抑制功能不同，屏蔽可分為：電屏蔽即靜電場或交變電場的屏蔽，用于防止和抑制寄生的電容耦合，隔離靜電或交變電場的干擾。磁屏蔽即對恒磁場或交變磁揚的屏蔽，用于防止磁感應(yīng)，抑制寄生電感耦合，隔離磁場的干擾。電磁屏蔽即電磁場的屏蔽，用于防止和抑制高頻交變電磁場(f≥150kHz)的干擾，即隔離電磁耦合和輻射電磁場的干擾。2004年12月18日第四節(jié)電子產(chǎn)品的電磁兼容性1、電場屏蔽（1）電場屏蔽的原理在干擾源和敏感單元之間設(shè)置良好接地的金屬屏障，就可抑制干擾源電場對敏感設(shè)備的影響。

2004年12月18日第四節(jié)電子產(chǎn)品的電磁兼容性（2）電屏蔽的設(shè)計要點要減少電場所引起的干擾，可采取以下措施：屏蔽體必須良好接地。正確選擇接地點。屏蔽體的接地點應(yīng)靠近被屏蔽的低電平元件的入地點，避免低電平電路的地線流過較大的地電流。合理設(shè)計屏蔽體的形狀。用全封閉的盒體最好。選擇導(dǎo)電性能好的導(dǎo)體做屏蔽體。如銅、鋁等，高頻時，屏蔽體表面鍍銀。2004年12月18日2.磁場的屏蔽（1）屏蔽原理對恒磁場或低頻交變磁揚（100kHz）的屏蔽，其屏蔽的方法是選用高磁導(dǎo)率的鐵磁材料（例如鐵、硅鋼片、坡莫合金等）進行磁分路。磁場有磁力線，磁力線所通過的路徑稱為磁路。磁路具有磁阻，如果磁路橫截面是均勻的，且磁場也是均勻的。磁導(dǎo)率越大，磁阻就越小。由于鐵磁性材料的磁導(dǎo)率比空氣的磁導(dǎo)率大得多，所以鐵磁性材料的磁阻很小。將鐵磁性材料置于磁場中時，磁通將主要通過鐵磁性材料，而通過空氣的磁通將大為減小，從而起到磁場屏蔽作用。SlΦ圖

磁路與磁阻2004年12月18日（2）低頻磁屏蔽的設(shè)計要點要減少低頻磁場所引起的干擾，可采取以下措施：選擇相對磁導(dǎo)率高的材料做屏蔽體。被屏蔽元件和屏蔽盒之間選擇合適的間隙。選擇足夠的屏蔽盒壁厚t。增大壁厚t有利于減小磁阻，使得磁分路效果更加明顯，但壁厚t的大小還應(yīng)考慮成本、制造工藝、結(jié)構(gòu)尺寸等因素。注意屏蔽盒的安裝方向，對于橫截面為矩形的屏蔽盒，安裝時應(yīng)使其長邊平行于磁力線方向（3）低頻磁場屏蔽的結(jié)構(gòu)由于磁場屏蔽是通過選用高磁導(dǎo)率材料進行磁分路來實現(xiàn)的，因此，在磁場屏蔽的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要圍繞減少磁阻工作開展，具體可采取以下措施。2004年12月18日減小屏蔽盒（罩）接縫的磁阻接縫的連接工藝及結(jié)構(gòu)對屏蔽效能的影響很大，應(yīng)根據(jù)使用要求合理設(shè)計，常用的連接方式有熔焊、點焊、鉚釘和螺釘連接。屏蔽盒（罩）接縫位置應(yīng)平行于磁場在屏蔽體壁內(nèi)，當屏蔽體的接縫與磁通流經(jīng)的方向垂直時，所呈現(xiàn)的磁阻就會增加，屏蔽效能就明顯下降。2004年12月18日第四節(jié)電子產(chǎn)品的電磁兼容性正確布置屏蔽盒（罩）上的通風(fēng)孔和接線孔屏蔽盒（罩）上開通風(fēng)孔、接線孔，應(yīng)注意其尺寸大小和方向布局，要求是盡量少削弱導(dǎo)磁截面積和不增加導(dǎo)磁回路的長度，即盡量減少屏蔽體磁阻。雙層磁屏蔽要想得到高的屏蔽效果，往往采取選用高磁導(dǎo)率材料和增加材料厚度的辦法，但是，選用高磁導(dǎo)率材料和增加材料厚度都是有限度的，此時，可以采用雙層磁屏蔽結(jié)構(gòu)。2004年12月18日3.電磁場屏蔽電磁屏蔽是用屏蔽體阻止高頻電磁場在空間傳播的一種措施。（1）屏蔽原理利用導(dǎo)電良好的屏蔽材料對干擾電磁波的反射作用和吸收作用。反射作用：利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象在屏蔽體表面產(chǎn)生的渦流的反磁場，即其對原干擾磁場的排斥作用，來抑制或抵消屏蔽體外的電磁場。P100吸收作用：由于高頻電磁場在金屬板中會產(chǎn)生感應(yīng)渦流，金屬又具有一定的電阻，因此屏蔽體中的感應(yīng)渦流就會變?yōu)闊崮芏霈F(xiàn)能量耗損，從而使電磁場得到吸收衰減。2004年12月18日第四節(jié)電子產(chǎn)品的電磁兼容性二、接地接地技術(shù)是任何電子、電氣設(shè)備都必須采用的重要技術(shù)，它不僅是保護設(shè)施和人身安全的必要手段，也是抑制電磁噪聲、控制電磁干擾、保證設(shè)備可靠性的重要技術(shù)措施之一。在設(shè)計中如果能把接地和屏蔽正確使用，對實現(xiàn)電子設(shè)備的防干擾將起著事半功倍的作用。2004年12月18日1、接地技術(shù)電子設(shè)備中的“接地”有兩個含義，一是真正接大地的地方；另一是在電路上某一點，即將直流電源的某極人為地指定作為這單元地電壓參考點的“地”，設(shè)其電壓為零，基本上與大地的地?zé)o關(guān)連。

(1)安全接地設(shè)備接地的一個主要目的是為了安全。漏電保護為雷擊電流提供一條泄放路徑。對于許多靜電敏感的場合，接地還是泄放電荷的主要手段。

2004年12月18日第四節(jié)電子產(chǎn)品的電磁兼容性三相四線制接地系統(tǒng)三相五線制接地系統(tǒng)

2004年12月18日第四節(jié)電子產(chǎn)品的電磁兼容性三、濾波1.濾波電路濾波指從有噪聲或干擾的信號中提取有用信號分量的一種方法或技術(shù)。讓某些頻率的目標信號電流通過，而不讓其余頻段的信號電流通過的無源四端網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱為濾波電路（也稱為濾波器）。根據(jù)所通過的頻帶不同，又分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器。濾波器是抑制饋線干擾最有效的手段之一，也可選擇適宜的鐵氧體材料（如EMI磁珠，如圖所示）作為元器件的引線接入電路使干擾電流損耗殆盡，達到濾波目的。2004年12月18日第四節(jié)電子產(chǎn)品的電磁兼容性2.濾波器的分類：根據(jù)通帶和阻帶的范圍，濾波器可分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器。低通濾波器：設(shè)備的電源饋線、進出設(shè)備的控制線及進出屏蔽盒的某些導(dǎo)線，應(yīng)加低通濾波器，以避免這些導(dǎo)線對外界形成干擾或免受其他電路導(dǎo)線干擾；放大器級與級間的退耦電路也采用低通濾波器。帶通濾波器：若需要濾除的頻率范圍很大，可將幾種不同的電容器并聯(lián)起來使用，能同時濾除低頻和高頻。采用三個電容器并聯(lián)（如10μF、0.1μF、100pF），分別濾除工頻、音頻和射頻干擾。2004年12月18日第五節(jié)電子產(chǎn)品的靜電防護一、靜電的產(chǎn)生及危害靜電的產(chǎn)生方式多種，如兩個物體接觸、摩擦等。

靜電的特點是高電壓、低電量、小電流和作用時間短。

人體自身的動作或與其他物體的接觸、分離、摩擦或感應(yīng)等因素，可以產(chǎn)生幾千伏甚至上萬伏的靜電。靜電強度(Volt)活動情形10%-20%相對濕度65%-95%相對濕度走過地毯走過塑膠地板在椅子上工作拿起塑料文件夾拿起塑膠帶工作椅墊摩擦35,00012,0006,0007,00020,00018,0001,5002501006001,0001,5002004年12月18日靜電在多個領(lǐng)域造成嚴重危害，靜電放電能引起火災(zāi)和爆炸事故；造成人體電擊；使電子元器件熱二次擊穿、金屬導(dǎo)電層熔化、氣體電弧放電、表面擊穿、體擊穿；干擾電子設(shè)備的正常運行。

晶片種類靜電破壞電壓VMOS30-1,800MOSFET100-200GaaSFET100-300EPROM100-JFET140-7,200SAW150-500OP-AMP190-2,500CMOS250-3,0002004年12月18日電子元件的損壞形式有兩種完全失去功能器件不能操作約占受靜電破壞元件的百分之十間歇性失去功能器件可以操作但性能不穩(wěn)定，維修次數(shù)因而增加約占受靜電破壞元件的百分之九十在電子生產(chǎn)上進行靜電防護，可免：增加成本減低質(zhì)量引致客戶不滿而影響公司信譽2004年12月18日從一個元件產(chǎn)生以后，一直到它損壞以前，所有的過程都受到靜電的威脅。這一過程包括：元件制造：包含制造、切割、接線、檢驗到交貨。印刷電路板：收貨、驗收、儲存、插入、焊接、品管、包裝到出貨。設(shè)備制造：電路板驗收、儲存、裝配、品管、出貨。設(shè)備使用：收貨、安裝、試驗、使用及保養(yǎng)。其中最主要而又容易疏忽的一點卻是在元件的傳送與運輸?shù)倪^程。

2004年12月18日二、靜電防護的四項基本原則:做好ESD防護設(shè)計消除或減少靜電的產(chǎn)生使靜電荷瀉放或中和保護產(chǎn)品免遭ESD傷害三、靜電防護的基本方法:消除人體靜電防靜電腕帶、工作服（帽）、鞋日常測試配備防靜電儲運器具包裝袋、包裝盒、周轉(zhuǎn)箱、周轉(zhuǎn)車創(chuàng)造適宜的作業(yè)環(huán)境接地系統(tǒng)、地面（地墊）、臺墊、工作椅、溫度、濕度4.5各類常用防靜電材料及設(shè)施

由于SMD元件大部分晶體管及IC的內(nèi)部均由MOS電路構(gòu)成，對靜電的抵抗能力比較弱，所以我們在取汲它們的時候一定要做好防靜電措施。提高靜電防護意識，掌握靜電防護措施是對每一個從事電子產(chǎn)品生產(chǎn)人員的最基本要求。ESD是是英文