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电磁兼容设计秘籍(专家指点)
        这些年来,电子技术的发展可谓是突飞猛进,新技术,新器件,新产品层出不穷。但是,电磁干扰(EMI)问题一直苦恼着我们的结构和电子设计工程师。电磁兼容(EMC)设计技术是一门综合设计技术,它要求我们的设计工程师对产品的结构,材料,电路设计,PCB设计,微波技术要有相当的了解。否则的话,在后期要解决EMI问题是非常困难的,并且,要花费更多的时间和金钱。

        EMC设计需要一个EMC管理部门牵头。针对本公司产品制定一套完整的系统性的EMC设计流程和指导性文件,对产品的每一个重要环节要加以监视并做出具体的设计要求。

       下面,就本人10多年的电磁兼容设计经验谈谈一点看法,希望能对各位同行有所帮助。

一  结构设计

〈1〉结构件材料选择

       良好的结构设计能解决70%的电磁干扰问题。我们知道,电磁屏蔽材料是具有导电或导磁特性的。因此,在结构设计时尽量考虑用金属材料或者导电塑料作为产品的外壳,也可以在不导电的塑料外壳内面
喷涂导电胶或者导电漆都是可以的。导电塑料是一种新型的导电导热塑叫性材料,它是在PC/ABS塑料里面掺入镀镍碳纤微粉末或镀镍石墨粉末形成的混合物。它的电磁屏蔽效能非常的好,重量也非常的轻,是替代金属材料的极品。全球著名的屏蔽材料供应商固美丽(Chomerics)已经向市场推出了他们的新产品。在深圳华为,中兴都有应用到他们的产品之中。有兴趣的朋友可以去关注一下。

〈2〉结构件与结构件之间应该如何衔接

       在电磁兼容设计领域细小的间隙能够产生EMI问题,因此,非常有必要强调结构设计当中结构件与结构件之间应该如何衔接。举个例子,两个U型的金属结构件组成一个腔体,接触处为一平面通过螺丝来结合两个U型金属件构成一个腔体,但是,无论如何结合处都会产生间隙问题,除非我们在结合面处追加导电弹性体材料(衬垫)可以解决这个间隙问题而产生的电磁泄露。如果在设计之初,两个导电结构件采用凹型结合面方式是不是可以解决这个问题,我想应该好得多,万一不行,我们还可以在凹槽里面放弹性体导电橡胶,这为解决问题提供了完美的设计。全球屏蔽材料供应商固美丽(Chomerics)可提供不同截面形状的弹性体导电橡胶,大家可登陆WWW.NEWWOO.COM查询!

〈3〉显示窗口设计

       传统的显示窗口都是用普通的透明的PVC材料罩住显示器件,或者显示器件直接裸露在外面。这样的设计会带来很多EMI和EMS问题。大部分情况是通不过电磁兼容测试标准的(EN55022  and EN55024)
比方说,LCD电视这个显示屏的EMI问题是非常严重的,在电磁兼容设计当中,应该把如何控制电磁波通过显示窗口对外泄露问题加以思考。

      现在,我推荐几种方法给大家参考:

      A  用导电聚脂膜贴复于显示器件表面
      B  用夹丝网透明玻璃覆盖于显示器件表面
      C  用透明导电丝网覆盖于显示器件表面
      D  用蚀刻透明PVC屏蔽材料覆盖于显示器件表面(这种材料是用金属丝网蚀刻在PVC上,不仅有电   磁屏蔽效能,还有光学防眩作用。
     所有的方法都需要对屏蔽材料实行接地才能实现电磁屏蔽效果。

〈4〉通风孔设计

      通风孔设计是用来给设备散热的。在大功率电源设备结构设计里面应用非常广泛。通常是在金属机箱的外壳上直接打一些孔,这样设计的结果对电磁屏蔽效果不是很好,而且不太安全。如果采用蜂窝通风来进行设计,这些问题将都会得到解决,并且,屏蔽效果是非常理想的。

二 连接器端口设计

      上面讲到EMI结构设计问题,如果能确定你的结构设计是没有问题的,那么,这个EMI问题只能从连接器端口带出来的。这个问题好解决,就是怕找不到路径就麻烦。通常,有经验的电子工程师会在接口旁放置一些滤波电容器或者电感器等,但是,它的滤波效果不是很好,甚至不起作用。现在,我向大家推荐世界顶级滤波器和端口滤波连接器供应商SPECTRUM。它的产品非常的丰富,质量可靠。一般能够解决所有的因端口带来的EMI问题。

三 连接电缆的设计

       连接电缆是用来连接端口的。一般是端口滤波连接器不能完全解决EMI问题或者说效果不是非常理想的情况下,才采用具有EMI功能的连接电缆。它的制作成本比较高,一般应用在数据通信电缆上。

下面,就个人的一些经验告诉给大家;
A  连接电缆的长度尽可能的短,能够满足使用要求就可以了。
B  连接电缆的差分信号线以每对绞合的方式成型。
C  用编制丝网将连接电缆套起来接地。
D  在连接电缆上套一个高导磁率铁氧体磁环
以上方法一般能够解决因连接电缆而带来的EMI问题。

四   时钟电路设计

     时钟电路是整个设备电路里面最重要的一部分。时钟电路不工作,整个系统功能将瘫痪;时钟电路工作不正常将造成数据传输错误,系统工作烦乱。因此,对时钟电路的设计要引起足够的重视。那么,要设计高稳定性,高可靠性的时钟电路,首先要选择顶级的时钟振荡器,如SPXO,VCXO,TCXOTCVCXO,OCXO等,它们的频率稳定度都非常的高。再配合外围的滤波技术,我想这个时钟是非常理想的时钟信号了。

五  其他电路设计

      其他电路设计主要考虑电路滤波设计。根据电流的大小和信号的强弱来选择合适的滤波器类型。不同的电路之间的信号连接最好通过滤波器来连接,以免电路之间的互相影响,比方说时钟线,数据总线,控制总线,地址总线等,现在,我向大家推荐一款极好的产品,美国SPECTRUM公司生产的滤波阵列板
它是将滤波器嵌入到具有隔离屏蔽作用的金属板上组合而成,输入和输出完全隔离。是电路和电路之间连接最好的桥梁!
 

六  PCB设计
   
      PCB设计是最为关键的一环,如果没有处理好,即使有滤波电路设计也是无功而反的。因此,我们在做PCB之时,要重点关注以下几个问题:
     A  PCB板层的规划问题
     B  电路的布局问题
     C  连接端口的摆放问题
     D  时钟信号线的走线问题
     E  滤波器的位置摆放问题

     作为一个专业的PCB工程师,以上问题都算不上什么大问题,在电路布局时,要注意PCB板电路与电路之间连接的滤波阵列板摆放位置和固定方法。
     
     总之,要设计一款符合EMC要求的PCB板是门复杂的工程,有兴趣的朋友可随时和我联系!

     电磁兼容设计是一门复杂的工程,是一个全新的行业,实战经验非常的重要。当前,受制于电磁兼容设计新材料新器件的缺乏,让设计工程师感到苦恼。今天,我写这篇文章的目的是想提供给大家更好的电磁兼容设计思路和方法,更重要的是把世界最好的最新的顶级电磁兼容材料和器件推荐给大家,大家都可以到WWW.NEWWOO.COM上找到你需要的东西.谢谢!


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