为什么您应该在您的设计中考虑EMC合规和EMI对策

了解EMC合规性的一点历史，一些EMI理论和一些共同的EMI对策。

EMI合规的历史

1938年，美国EMC(电磁兼容)合规测试的历史上出现了一个关键时刻:FCC(联邦通信委员会)推出了第一套对发射机排放的限制。

根据Com-Power公司，它在1892年观察到，电力线可能会对电报电缆的性能产生负面影响。这是德国帝国电报的1892年律法的观察。随着这种发展，在其他人中，需要诞生于有效的监管和准确EMC测试设备。

随着技术的发展，为了满足我们的需求和需要在智能电网，智能汽车和智能手机等领域，还必须有先进的相应EMC测试设备，以确保从EMI视角来确保使用这种智能设备。

“让我们等到它是否通过”

不幸的是，“等着看看它是通过”的确是一种方法，据米歇尔Mardiguian在他的书中计算机和基于微处理器的设备的干扰控制（第V页）。他说，“应对这种现象[EMI]经常被认为是高度专业人士的领域，因此在初始设计阶段没有考虑到;相反，已等待得到的测试数据”看它通过“。“

如果你，作为一名电子设计师或工程师，没有解决EMI(电磁干扰)问题，或者没有补救EMC测试失败的计划，你将自己置于危险的境地。试图创可贴的PCB，使它将通过EMI测试可能是昂贵的，它可能是耗时的，它可能是两者，或它可能只是不工作。根据我作为一名实践电气工程师的个人经验，许多工程师——以及更多的管理人员——根本不明白从设计一开始就解决EMI问题有多重要。

对于他们来说，这太容易了，说“让我们稍后担心”。那个反应总是让我想到旧的格言：如果你第一次没有时间来做这件事，你什么时候有时间再做一次。提供添加EMI对策的规定（例如具有用于连接金属屏蔽盒的焊盘，或者为添加铁氧体珠子提供足够的电缆长度，或者为EMI垫片材料的安装提供足够的区域）可能会节省您的时间，金钱和如果这种对策成为必要的压力。

根据我的经验，拥有可用的选项是两全之策:如果你在最终设计中不使用EMI对策，那么很好——你减少了零件数量和相关成本。但如果你确实需要它们，那就太好了——只要把它们添加到你的最终设计中。

一点EMI理论

许多工程师和管理人员将与EMI和EMC相关的问题和理论称为“黑魔法”。但它根本不是魔法。当然，它可能是复杂的，可能需要一些数学技能，但如果你了解概念和/或有合适的人（专家）工作的问题，你应该没问题。

这来源到受害者这个概念在EMI的世界范围内被广泛接受。当电磁干扰问题存在时，总会有噪声资源和一个受害者发生故障或问题的地方。此外，为了使噪声源引起干扰，必须在源和受害者之间存在耦合路径。因此，在以下一个或多个区域中可以减少EMI：

• 源可以通过解耦、屏蔽或简单地进行低噪音的设计来减少这一级别的干扰。
• 耦合路径：如果耦合路径是耦合路径，可以通过间隔和/或屏蔽可以减少干扰辐射或者如果耦合路径是使用过滤器导电。
• 受害者：通过局部去耦，隔离或屏蔽来实现减少干扰，或者通过重新设计电路/装置，使得部件易受EMI的影响。

图1。发射/易感性情况的三个基本要素。图片礼貌Mardiguian（第1.2页）

降噪可以以单位为单位测量（分贝）。要评估使用过滤器或屏蔽的结果的降噪量，我们使用以下表达式：

db = 20 log10（v_出去/ V._在）

例如，抑中电压为10（伏特/伏 - 无量纲数）的电压的屏蔽装置是说屏蔽装置提供20dB的屏蔽效果。见下表1为分贝值作为比率。

表1。分贝作为比率

根据Mardiguian（第1.2页，1.4），可以将DB值的衰减效能分组如下：

• 0到10 dB =衰减不佳。通过该量减少传导噪声（或减少EMI场的屏蔽）的过滤器几乎没有支付自己。效果可能是显着的，但不能依赖于消除EMI问题。
• 10至30 dB =实现有意义衰减的最小范围。在轻度病例中，将消除EMI问题。
• 30 ~ 60db =可以解决平均EMI问题的范围。
• 超过60 dB =获得高于平均衰减的范围 - 在屏蔽和/或过滤器安装中需要特别的注意和质量（表面制备，垫圈和粘合）。保留用于在极端环境中在100％可靠性的设备上或接近100％的设备。

共同的EMI对策

以下是常见的EMI对策列表：

金属屏蔽盒

• 这些盒子就像小小的法拉第笼。他们的目的是尽可能合理地包住所有电噪音元件。
• 参见my的图6和图9Teatdown Tuesday：Leeo Wi-Fi一氧化碳和烟雾报警对于屏蔽盒的两个例子。

互联

• 扁平带状电缆:它是理想的，虽然不总是可行的，以分离数字信号与地面连接。参见下面的图2。

图2。平带电缆EMI减少选项。

• 双绞线。差分信号彼此扭曲，或者单端信号用返回线扭曲。利用差分信号，这种方法对接收的共模噪声非常有效，因为差分接收器将取消此噪声。产生的EMI也减少，因为在两根电线中的相反方向上行进的电流将产生彼此平衡的场。
• 屏蔽双绞线:在理想差分信号的背景下，屏蔽是不必要的，但在现实生活中，两线之间的耦合不是完美的，接收机的共模抑制不是无限的。因此，对周围的屏蔽进一步降低了产生和接收EMI的影响。
• 一般来说，未屏蔽的电缆充当天线，接收或辐射电磁干扰。导电屏蔽通常连接到接地节点，有助于在电磁干扰对电路产生负面影响之前反射和吸收电磁干扰。

图3。屏蔽双绞线

• 铁氧体珠子（也称为铁氧体核心或窒息）。铁氧体珠子抑制高频电信号。连接到电缆时，它们有助于减轻接收的EMI的效果并减少所生成的EMI的量。铁氧体珠套装（见图4）可用于EMI测试和故障排除，无论是在EMC合规性测试实验室的现场故障排除还是测试。

图4。铁氧体珠套件。图片礼貌laird信号完整性产品在Digi-Key

最终框设计

理想情况下，最终的封闭结构应该像法拉第笼一样;也就是说，它应该提供一个连续的导电外壳。然而，这通常是不切实际的，因为机箱需要空隙或访问端口来进行通风、维护、布线和用户界面组件(如按钮和开关)。

因此，在设计最终机箱时，应考虑以下项目：

• 尽量减少开口的数量和尺寸。参见下面的图5和图6。

图5。一个不必要的大访问端口。一个贫穷的设计

图6。更好的设计。外壳开口尺寸适当，电缆屏蔽在进入时

• 用导电网格盖住通风开口。网格的细度取决于所涉及的EMI频率，频率较高，需要较小的开口。
• EMI垫片材料用于密封门内的间隙，铰接侧或面板。见下面的图7和8。

图7。EMI垫片材料。图片礼貌Sasindustries（页04）

图8。定制的EMI垫圈。图片礼貌Sasindustries（页06）

总之

EMI/EMC不是“黑魔法”，尽管它可能相当复杂，特别是在高频系统中。如果你是一名设计工程师，不了解EMI，确保你的团队中有人了解。如果没有人知道，可以考虑在你的设计之初就聘请一位EMI顾问。最重要的是，不要忽视EMI，“等着看它是否通过”EMC测试——这个决定可能会被证明是非常昂贵和/或耗时的。