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印刷電路板設(shè)計(jì)在真實(shí)世界里的EMI控制詳細(xì)說(shuō)明

2020-03-14 | pdf | 4.09 MB | 次下載 | 1積分

資料介紹

  電磁干擾(EMI)與電磁相容(EMC)最初是在 1940 及 1950 年代變成關(guān)切之議題,大多是因?yàn)轳R達(dá)之雜訊,經(jīng)由電源線之傳導(dǎo)影響到其他敏感之器材。在此一時(shí)期,一直到 1960 年代,EMI/EMC 主要是在軍事上之考量,確保器材之電磁相容性。在一些意外事件中,如雷達(dá)之輻射造成武器之意外啟動(dòng),或 EMI 造成導(dǎo)航系統(tǒng)之故障,所以,軍事上首先關(guān)注到如飛機(jī)或船艦上之武器系統(tǒng)之問(wèn)題。到了 70 及 80 年電腦科技發(fā)展,來(lái)自電腦器材之干擾對(duì)廣播電視機(jī)及無(wú)線電接收造成嚴(yán)重之問(wèn)題。美國(guó)政府因而對(duì)此些工業(yè)產(chǎn)品採(cǎi)行 EMI 之規(guī)範(fàn)。美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FCC)發(fā)布了一系列之法規(guī),以規(guī)範(fàn)電腦器材之干擾強(qiáng)度,并定義了量測(cè)之方法。同樣的,歐洲及其他地區(qū)之政府也開始限制電腦產(chǎn)品產(chǎn)生之干擾。在此一時(shí)期,EMI/EMC 之控制只侷限在電腦、週邊器材、以及電腦通訊產(chǎn)品。在 1990 年代,在 EMI/EMC 上之規(guī)範(fàn)擴(kuò)大了很多;事實(shí)上,許多國(guó)家之輸入管制都將 EMI/EMC 規(guī)範(fàn)加了進(jìn)去。所有器材之相容性,以及在整體環(huán)境中這些器材都能夠和諧的共同存在。干擾、對(duì)外界干擾之耐受、對(duì)靜電放電之承受能力等,不論是經(jīng)由輻射或傳導(dǎo)之媒介,都要受到控制。此控制也不再侷限在電腦產(chǎn)品。現(xiàn)在任何可能產(chǎn)生 EMI 干擾之產(chǎn)品,或是可能被他種電氣器材干擾之產(chǎn)品,都需要小心地進(jìn)行測(cè)試。以前不需要 EMI/EMC 控制的產(chǎn)品現(xiàn)在都必須要符合管制之規(guī)範(fàn),如洗碗機(jī)、錄影機(jī)、工業(yè)器材、以及大部分之電子器材。當(dāng)商用產(chǎn)品進(jìn)行了嚴(yán)格的 EMI/EMC 管制之時(shí),軍事產(chǎn)品也沒(méi)有放鬆其 EMI/EMC 要求。事實(shí)上,由于更高度之自動(dòng)化及更快之處理速度,軍規(guī)之 EMI/EMC 控制以成為所有軍規(guī)要求中之一項(xiàng)重要部分。對(duì)不同的人而言,EMI/EMC 控制代表著不同的涵義。對(duì)商業(yè)應(yīng)用言,如錄影機(jī)、個(gè)人電腦、電視機(jī)等,其管制規(guī)範(fàn)較之軍規(guī)/TEMPEST 標(biāo)準(zhǔn)要鬆一些,但是。其還是有一定之困難度。商用產(chǎn)品較鬆標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果是,設(shè)計(jì)人員常被要求要降低干擾及耐受特性,以因應(yīng)降低生產(chǎn)成本之目的。在 EMI/EMC 設(shè)計(jì)上之取捨很清楚,但對(duì)于是否絕對(duì)需要某些 EMI/EMC 元件就沒(méi)有那么清楚了。傳統(tǒng)上,EMI/EMC 工程師使用以往之經(jīng)驗(yàn)、公式、材料手冊(cè)上之圖表,來(lái)從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)之各個(gè)階段。在大學(xué)或是任何機(jī)構(gòu)裡,很少有高品質(zhì)之 EMI/EMC 工程師等級(jí)之訓(xùn)練,許多在此領(lǐng)域工作之工程師,會(huì)發(fā)現(xiàn)到這種傳統(tǒng)之方法會(huì)越來(lái)越不適用了。軍事,太空,以及其他因安全塬因必須控制輻射之政府應(yīng)用,武器系統(tǒng),通訊等,對(duì) EMI/EMC 之要求都是遠(yuǎn)在商業(yè)要求之上。這些更高等級(jí)之考量,需要更多之 EMI/EMC 設(shè)計(jì),及更高之花費(fèi),同時(shí)還面對(duì)要降低成本之壓力。 EMI/EMC 的問(wèn)題是肇因于器材內(nèi)之導(dǎo)體上之時(shí)變電流,稱之為『di/dt 雜訊』。電流之變化產(chǎn)生了電磁場(chǎng)輻射。相反地,外來(lái)的電磁場(chǎng)能量也會(huì)導(dǎo)致電路上的『di/dt 雜訊』,造成錯(cuò)誤的邏輯運(yùn)算及器材之誤動(dòng)作。大多數(shù)的高速及快速上升時(shí)間之信號(hào)會(huì)造成 EMI/EMC 問(wèn)題。這些問(wèn)題會(huì)被連接到該器材之導(dǎo)線電纜所放大,在較低頻率變成有效率之天線。典型之解決方案是使用屏蔽之外殼,對(duì)輸出入信號(hào)及電源線濾波,并且對(duì)機(jī)板上之信號(hào)線及電源平面提供濾波電路。而真正的問(wèn)題是:『加多少才是足夠?』以及『會(huì)不會(huì)加太多?』許多 EMC 工程師都會(huì)強(qiáng)調(diào)在產(chǎn)品研發(fā)之初期就要密切注意到 EMC 設(shè)計(jì),此一『密切注意』通常只是在 EMC 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則中一長(zhǎng)串的『要如何。.』及『不要如何。.』。這些準(zhǔn)則通常是根基于以往的產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn),而且很多準(zhǔn)則會(huì)互相牴觸。我們?nèi)鄙俚臏?zhǔn)則是,在根本塬因分析中我們不真正的知道為什么我們需要這一項(xiàng)準(zhǔn)則,或者,更重要的,當(dāng)某一項(xiàng)準(zhǔn)則因有些設(shè)計(jì)限制而無(wú)法實(shí)施時(shí)應(yīng)使用哪些替代方法。設(shè)計(jì)者只是簡(jiǎn)單的被告知『這樣做或是那樣做。

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