EMC、EMI简介PPT课件讲义教材

EMC/EMI简介EMCEMIEMSCERECSRSInterferenceSusceptibilityEMC:ElectromagneticCompatibility(电磁兼容)EMI:Electromagneticinterference(电磁干扰)EMS:ElectromagneticSusceptibility(噪声免疫力)CE:ConductedEmission(传导放射)RE:RadiatedEmission(辐射放射)CS:ConductedSusceptibility(传导免疫力)RS:RadiatedSusceptibility(辐射免疫力)(1)EMC的技朮分类(2）EMI/EMC定义何谓EMI？：一个装置或系统在执行过程中有不利功能的讯号出现，此讯号是不想要且没意义的，它可能来自自己。何谓EMC？：一个装置或系统和其他装置或系统同时操作时，不会因EMI问题而有功能受影响的情形发生。何谓EMS？：一个装置或系统在操作装过程中不受周遭电磁环境影的能力。EMIEMS

CONODUCTEDRADIATED

CONODUCTEDRADIATEDEMI的发生：电磁场伴随着电压，电流的作用而产生(3）造成EMC的原因：二要素（自然的，人为的）SourcesOfEMIPropagationModeReceiversNaturalLightningCosmicRadiationSolarRadiationNuclearDecay?ManmadeConsumerElectronicsRFTelecommunicationSpeedControllersPowerToolsTelephonesComputersConductedRadiatedEMI的传播路径:PropagationofinterferenceOnlinesByradiationBycouplingViIiPia.inductiveb.capacitiveEiHiEMI对策原理EMI形成原因EMI对策成本EMI之诊断方式3.1初步诊断3.2细步诊断4.电子设备之对策处理5.常用之对策方式6.对策组件使用方式1.EMI形成原因1.1原因SOURCEANTENNAPATHSource:Clock(squarewave)orhighfrequencysignal(几个MHz以上）Path:Air,LineAntenna:Line(Traceofprintcircuit,interconnectcableorcableconnectedtomachine),gapofmachinecase.

1.2EMI对策的考虑1.辐射能量的降低2.辐射路径的改变3.辐射天线的破坏2.EMI的对策成本可用技朮设计时间测试阶段生产段可用技朮/相对花费对解决噪声问题之关系花费产品开发时间3.EMI的诊断方式3.1初步诊断(Forchamber)步骤一：转动Turntable,找出辐射最大方向调整天线位置，确认机器之最大辐射。步骤二：移除接口设备之电缆线步骤三：电源线辐射的判断步骤四：检查上下盖，接地螺丝及连接器接头之接地点。3.2细步诊断步骤一：以磁场探棒探测电路板上各个组件的噪声。WWW.ZQZL.CN中国最大的资料库下载步骤二：以电场探棒或探针探测各个线路，连接器及组件接脚噪声4.电子设备之对策处理

1.机器外壳屏蔽之处理2.机器外部的电缆线之处理3.机器内部的电缆线之处理4.电路板上元之摆设及布线5.机器内之振荡线路6.组件之选用5.常用之对策方式

1.加电阻2.加电容3.加电感4.加Core5.加Bead6.加LC或RC滤波器7.加Choke8.加滤波型器9.加T滤波型器10.加粗地线11.加大接地面积12.缩小迥路面积13.加Shielding或Coating14.改变接地点位置以上组件之值的大小及对策位置，需经过多次的测试，以决定最佳之值。6.对策组件使用方式1.加电阻：Clock,dataline,I/Oport及其它含噪声之电路2.加电容：Clock,dataline,I/Oport及其它含杂之电路3.加电感：Power(VCC),K/Bdataline,隔离低频噪声4.加Core：机器内部及外部电缆在线5.加Bead：Clock,dataline,I/Oport及其它含杂之电路6.加LC或RC器：Clock,dataline,I/Oport,power(VCC)7.加Choke:ACorDCpowerline之输入端8.加型器：DCpower之输入端或IC之power输入端（VCC）9.加T型器：噪声较大之Clock,dataline,I/Oport,DCpower及其它电路10.加粗地线：电路噪声较大，不易被bypass时11.加大接地面积：接地阻抗过大，接地点噪声太大，接地面积太不或无接地平面时采用12.缩小迥路面积：单层印刷电路板较常使用13.加Shielding或Coating：机器外壳为塑料或非金属制品时使用14.改变接地点位置：电路噪声大，使用RC或LC滤波器无效时如以上各种方式皆无法解决问题时，建议重新LAYOUT输出噪声电流比较表接地面积/电容值1cm2100cm2接地效应2200p0.2IN0.01IN26dB4700p0.2IN0.006IN30dB电容值效应0dB4.4dB

X电容不同容值的比较计算IN

IC

XC

ROIo

RO：输出阻抗

XC：电容阻抗依电压分流原理忽略在线阻抗可分别求得Io与IC如下Io=

RcRo+RcIN

Ic=

RoRo+RcIN

Rc=Xc=1/2ΠfCX电容为0.22uF时，Xc=1/2Πx106x0.22x10-6=0.723ΩIo=0.72310+0.723IN=0.067IN输出噪声降低20log(IN/Io)=20log(1/0.067)=23dBX电容为1uF时，Xc=1/2Πx106x1x10-6=0.159ΩIo=0.15910+0.159IN=0.0156IN输出噪声降低20log(IN/IO)=20log(1/0.0156)=36dBEMI诊断--------电源滤波器的使用基本电路图形作用说明X电容作用：抑制DifferentialMode噪声，电容值愈大对低频噪声效果愈佳。Differential电感：抑制DifferentialMode噪声，感值愈大对低频噪声效果愈佳。Y电容作用：抑制CommonMode噪声，电容值愈大对低频噪声效果愈佳，有漏电流限制故不可使用过大。Connon电感：抑制CommonMode噪声，感值愈大对低频噪声效果愈佳。DifferentialChokeCommonChokeY电容X电容分析说明经由这四种组件相互的搭配，达到噪声抑制的效果。在使用上如果纯粹用理论计算其滤波频段，其结果将和实际测试有相当大的差别，这是因为负载阻抗的不同，无法用理论计算而得，因此掌握正确的使用观念是非常重要的。DifferentialMode噪声：使用X电容、Differential电感

CommonMode噪声：使用Y电容、Common电感因此在使用前必须先确认噪声是DifferentialMode或是CommonMode噪声然后再考虑应用那些组件来抑制噪声。利用X电容判断Differential、Common噪声使用一个1uF的电容加在电源端看噪声是否减低如果噪声降低则表示是Differential

如果噪声相同则是Common噪声。这是一个快速的判断方法，对于CommonMode噪声可以利用

Y电容和Common电感搭配，达到噪声抑制的效果。而对于

DifferentialMode噪声可以利用X电容、Differential电感搭配达到噪声抑制的效果。结论说明在实际对策方法中，如X电容所降低的噪声有限，可加上一Differential

电感则将会得到一明显的效果，如Y电容所降低的噪声有限，可加上一

Common电感，则将会得到一明显的效果。

当然噪声的种类是多样的，所以一般典型的电源滤波器是包括

Common与DifferentialMode两种滤波组件，但在实际产品应用上我们可以透过正确的诊断方法，选取有效的对策组件即可。LayoutCalculations:L=1.5nH(cap)+4*1nH(vias)+2*1.4nH(pin-via)+2*11.2nH(cap-via)=30.7nHV=L*(dI/dt)=30.7nH*25MA/s=768mVLayout#1DecouplingCapacitorViastoVCCViastoGNDDecoupling:Decoupling:LayoutCalculations:L=1.5nH(cap)+2*1nH(vias)+1.4nH(pin-via)+11.2nH(cap-via)+11.2nH(pin-cap)=27.3nHV=L*(dI/dt)=27.3nH*25MA/s=682mVLayout#2DecouplingCapacitorViastoVCCViastoGNDDecoupling:LayoutCalculations:L=1.5nH(cap)+2*11.2nH(pin-cap)=23.9nHV=L*(dI/dt)=23.9nH*25MA/s=597mVLayout#3DecouplingCapacitorViastoVCCViastoGNDDecoupling:LayoutCalculations:L=1.5nH(cap)+2*1nH(vias)+1.4nH(pin-cap)+1.4nH(pin-via)=6.3nHV=L*(dI/dt)=6.3nH*25MA/s=157mVLayout#4DecouplingCapacitorViastoVCCViastoGNDEMIDesignin-----X电容与Y电容效应计算说明说明GroundGroundACLineYXYY电容不同接地面积的比较I=IS+INI1=IS+I1NINI1NI=IS+INI10=IS+I10NINI10N图一接到1cm平方面积的接地图二接到10cm平方面积的接地用简单的电路说明上述观念XcRGINROIOIBRO:输出阻抗Xc:电容阻抗RG：接地阻抗依电压分流原理可分别求得Io与IB如下Io=XC+RGIN=INXC+RG+RO

RB

RO+RB

Io=

ROIN=INXC+RG+RO

RO

RO+RB

计算接地阻抗及电容阻抗RG=ρ/Aδρ=1.724x10-8δ=(2ρ/2Πfμ)-1/2μ=μo=4Πx10-7H/mδ=(2x1.724x10-8/2Πx106x4Πx10-7)-1/2=6.608x10-5

RG1=1.724x10-8/10-4x6.608x10-5

=2.6ΩRG10=1.724x10-8/10-2x6.608x10-5

=0.026ΩXc=1/2ΠfCX22c=1/2Πx106x2200x10-9=0.072ΩX47c=1/2Πx106x4700x10-9=0.033Ω计算接地面积为1cm，信号频率1MHz，电容值为2200P时之IO、IBXc=0.072ΩRG1=2.6ΩRo=10ΩI01=0.072+2.6IN=IN=0.2IN10+0.072+2.62.67212.672IB1=10IN=IN=0.8IN10+0.072+2.61012.672计算接地面积为10cm，信号频率1MHz，电容值为2200P时之IO、IBXc=0.072ΩRG10=0.026ΩRo=10ΩIO10=0.072+0.026IN=IN=0.01IN10+0.072+0.0260.09810.098IB10=10IN=IN=0.99IN10+0.072+0.0261010.098输出噪声降低20log(IO1/IO10)=20log(