的电磁兼容设计.ppt

PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT18 五月 2023的电磁兼容设计PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT线路板上的电磁兼容问题 线路板的辐射 外界电磁场对线路板的干扰 地线和电源线噪声 地线引起的公共阻抗耦合 走线之间的串扰 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT走线是主要辐射源 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT时钟频率越高辐射越强 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT地线和电源线上的噪声Q1Q2Q3Q4R4R2R3R1VCC 被驱动电路ICCI驱动I充电I放电IgVg 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT电源线、地线噪声电压波形 输出ICCVCCIgVg 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT地线干扰对电路的影响地线干扰对电路的影响1 32 4 寄生电容 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT线路板走线的电感 L=0.002S(2.3lg(2S/W)+0.5 HWSL=(L1L2-M2)/(L1+L2-2M)若：L1=L2L=(L1+M)/2MII 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT地线网格地线网格 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT电源线噪声的消除电源线噪声的消除V=L(di/dt)储能电容 这个环路尽量小 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT电源解耦电容的正确布置 尽量使电源线与地线靠近 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT 解耦电容的选择解耦电容的选择C=dI dt dVZf1/2 LC 各参数含义：在时间dt 内，电源线上出现了瞬间电流dI，dI 导致了电源线上出现电压跌落dV。杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT增强解耦效果的方法增强解耦效果的方法 电源 地 铁氧体 注意铁氧体安装的位置 接地线面 细线 粗线 用铁氧体增加电源端阻抗 用细线增加电源端阻抗 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT有效滤波的例子 普通电容（1）三端电容（0.1）三端电容+铁氧体 注意位置！杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT多个电容改善解耦效果 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT选择合适的电容种类 插线电容 表贴电容 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT线路板的两种辐射机理线路板的两种辐射机理 差模辐射 共模辐射 电流环 杆天线 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT实际电路的辐射ZGZLVZC=ZG+ZL 近场：ZC 7.9 D f E=7.96V A/D3（V/m）ZC 7.9 D f，E=63 I A f/D2（V/m）H=7.96IA/D3（A/m）远场：E=1.3 I A f 2/D（V/m）环路面积=AI 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT常用的差模辐射预测公式考虑地面反射时：E=2.6 I A f 2/D（V/m）杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT脉冲信号差模辐射的频谱 频谱包络线 差模辐射频率特性线 脉冲的差模辐射包络线 1/d 1/tr40dB/decfff-20dB/dec-40dB/dec E=2.6 I A f 2/D EdB=20lg（2.6 I A/D）+40lg f 40dB/dec20dB/dec 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT不同逻辑电路为了满足不同逻辑电路为了满足EMIEMI指标要求指标要求所允许的环路面积所允许的环路面积 仅代表了一个环路的辐射情况，若有N 个环路辐射，乘以 N。因此，可能时，分散时钟频率。杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT减小差模辐射的方法减小差模辐射的方法E=2.6 I A f 2/D 低通滤波器 布线 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT控制高频信号的回路 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT电路中的强辐射信号 1 10 100 1000 1 10 100 1000dB V/mdB V/m 所有电路加电工作 只有时钟电路加电工作 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT控制回路面积是布线的主要目的L=20cm 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT减小面积降低辐射L=10cmL=5cm 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT单层或双层板如何减小环路的面积单层或双层板如何减小环路的面积 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT不良布线举例一 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT不良布线举例二不良布线举例二68HC1174HC00AB 连接A、BE 时钟 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT随便设置的地线没有用 在线路板上没有布线的地方全部铺上地线是EMC 设计吗？杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT地线对辐射的影响 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT地线对辐射的影响 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT多层板能减小辐射多层板能减小辐射 信号1 电源层 地线层 信号2 低频 高频 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT地线面上的缝隙的影响地线面上的缝隙的影响 模拟地 数字地A/D 变换器 L75mm25mmL:0 10cm VAB:15 75mVA B 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT注意过孔的阻抗1.5mm PGA128-pinC/4 PGA 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT六层板的设计 好 不好 好 不好 这种非典型布线具有最好的电磁兼容特性 注意方向 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT八层板的设计 较好 最好 差 很好 很好 电源很好 注意方向 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT十层板的设计 很好 很好 较好 注意方向 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT线路板边缘的一些问题 关键线（时钟、射频等）产生较强辐射 无地线 电源层 地线层 20H 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT扁平电缆的使用 最好 较好 差 较好，但端接困难 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT避免面积较大的地线回路 地线 一部分信号回流经过ABCDA BCD 扁平电缆 这两处都有地线 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT注意隐蔽的辐射环路 电源/地线 信号线 电源/地线 信号线 电源 信号线+电源+地线 电源/地线 电源 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT直流线的辐射 线 路 板1 线 路 板2 线 路 板3 直流线也会产生射频辐射 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT外拖电缆的共模辐射I2CPI3I1CP 尽管共模成份的比例很小，但是由于辐射环路大，仍然是主要的辐射因素 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT“无关”的电缆也辐射 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT无关电缆辐射机理VCM 机箱内的所有信号都会通过电缆辐射！杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT地线也辐射 不接地线 接上地线 你喜欢 电缆屏蔽层接地吗?杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT地线辐射产生的原因 地线噪声 电源线电感 信号回路 电源回路 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT共模电流估算（两端设备都接地的情况）L RW 线路板不接地：ZCM=RW+j L+RL+1/j CCPICMRWLRL 线路板接地：ZCM=RW+j L+RL1 H/mV0 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT共模电流主要由寄生电容产生V0/RL 线路板接地 线路板不接地CP较大CP较小 频率MHz 共模 电流 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT悬浮电缆ICM 近场区内:E=1430I L/(f D3)V/m 远场区内:E=0.63 I L f/D V/m 考虑地面反射：E=1.26 I L f/D V/mL/2 或/4 时：E=120I/D V/m 电缆长度：L 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT共模电流的测量 电流卡钳 频谱分析仪VdB VICM 被测电流 IV 传输阻抗：ZT=V/I 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT怎样减小共模辐射怎样减小共模辐射 E=1.26 I L f/D 共模滤波 共模扼流圈 减小共模电压 使用尽量短的电缆 共模滤波 电缆屏蔽 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT实验电路的辐射 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT改善地线减小共模电压 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT减小空间感应的共模电压 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT两个措施同时采取 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT滤波器滤除高频成份 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT滤波器电容量的选择R负载R源 电容合适 电容过大 低速接口10 100kB/s 高速接口 2MB/s低速CMOS TTL上升时间 tr 0.51 s 50ns 100ns 10ns带宽 BW 320kHz 6MHz 3.2MHz 32MHz总阻抗 R 120 100 300 100150 最大电容 C 2400pF 150pF 100pF 30pF 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT平衡接口电路+Vcc-Vcc+V-VZ0/2Z0/2 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT增加共模回路的阻抗PCBPCB 共模回路 改善量=20lg(E1/E2)=20lg(ICM1/ICM2)=20lg(VCM/ZCM1)/(VCM/ZCM2)=20 lg(ZCM2/ZCM1)=20 lg(1+ZL/ZCM1)dB 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT铁氧体磁环 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTI/O 接口布线的一些要点 干净区域 滤波电容 电源线连接 地线连接 信号滤波器 隔离变压器/光耦隔离器 桥 壕沟 时钟电路、高速电路 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT时钟信号远离电缆接口 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT用屏蔽电缆抑制共模辐射CMCMDMCMCM 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT屏蔽电缆的评估CMCMDMV 辐射环路VIZT=V/I 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT不同屏蔽层的传输阻抗102 103 104 105 106 107 1080.0010.010.1110100100010000 传输阻抗（m/m）Hz 铝箔 单层编织 最佳单层编织 双层编织 双层编织+一层 金属 双层编织+双层 金属 实心铜 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT屏蔽层的错误接法CM 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT电缆屏蔽层的正确端接 利用机械力将 屏蔽层压紧 金属连接器护套 指形簧片 护套与屏蔽层端接 导电弹性衬垫 连接器上紧螺纹 航空连接器D 形连接器 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTD 型连接器的屏蔽层搭接 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT圆形连接器屏蔽层搭接 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT接线端子上的屏蔽电缆 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT尽量减小小辨接法的危害 杨继深 2004 年5 月 电话：010-68386283