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EMI故障的常见整改思路分享

今天将就大家比较容易遗忘的EMI问题进行分享。

一.接地和搭接

在EMI的故障整改领域中,接地实际上是指产品内电路或组件的返回路径的分析与设计。在实际工作中,接地经常指的是信号或电源的返回路径,而不是地或地平面。

为了防止误解,尤其对于EMI分析,接地也指用于把产品与大地相连接的安全导线接地。搭接:指的是两块导电材料通常为金属片或电缆的屏蔽层之间低阻抗的连接,多次搭接或连接的点之间应具有较低的直流阻抗。比如小于10mΩ,尽管许多标准要求小于2.5mΩ或更小。好的搭接可为电流的流动包括高频电流确保实体的路径。

关键的问题点是电流必须能够无阻挡地流回噪声源端或能量源头。在实际的应用中并不存在这种具有魔法的孔或地上的某点,即噪声电流大量流入或消失在这些地方。因此在进行EMI问题的分析时,用信号或电源返回路径或参考的接地更能准确地表达正确的EMI设计概念。

二.产品壳体上的间隙

产品金属壳体上的间隙,当长度大于大约1/10波长-该波长为产品产生的许多谐波频率中的任何一个所对应的数据时,其开始作为有效的辐射天线。由于天线既能接收又能发射,因此这些间隙也能使外部的射频或脉冲能量能进入产品内部,从而引起电路的扰乱及内部信号的误动作。此外,任何组件,如LCD,也必须在多点进行搭接,如下图所示。

LCD组件的搭接到屏蔽壳体对于减小发射很重要

注意:当评估屏蔽壳体搭接的完整性时,金属粘性铜带或铝箔都是比较好的故障诊断分析工具。在使用时一定要确定这些粘性的铜带确实具有连续导电性。

三.连接线电缆的搭接

任何I/O或电源连接器的导电外壳都应与产品的屏蔽壳体进行很好的搭接,这也是非常重要的。由于完整的圆形比如3600搭接有助于阻止电缆的辐射,因此只有采用这种搭接是最佳的。如下图所示。

连接线电缆搭接及屏蔽与电磁兼容的关系

四.屏蔽

金属屏蔽体可作为高频场的屏障。大多数产品都有完全包围电路的金属壳体或金属镀层的塑料壳体。基于这个原因,确保产品壳体的所有部分很好地搭接在一起则是非常重要的。当需要将连接线电缆穿过产品壳体时就需要一定的技巧。除非电缆连接器搭接到壳体,否则共模噪声电流将会沿着连接线电缆导线或电缆屏蔽层的外层泄露。这里的重点是搭接。这必须是非常低阻抗=10mΩ或更小的连接。理想情况下应与产品壳体进行3600搭接,如上图所示。也就是连接器的所有面都应与产品壳体进行搭接。这意味着涂层比如油漆、镀层等都将会阻碍好的搭接。因此,低阻抗的3600搭接将会达到最佳的效果。

五.滤波

在设计得很好的产品中通常都会使用滤波器。设计他们的目的是阻止高频电流-其会产生辐射发射电流的流动或阻止脉冲能量比如ESD、电源线瞬态,或射频电流进入电路。壳体设计为非屏蔽的产品必须依靠滤波和好的PCB设计、以符合EMI要求。比如,通常使用下面的方法:

(1)开关电源的输入和输出都需要进行滤波以平滑直流输出以及阻止开关噪声电流通过电源的输入导线进行发射。

(2)微控制器集成电路IC的复位引脚通常安装RC滤波器。

(3)I/O数据线和电源线使用RC滤波器或共模扼流圈。

(4)I/O电缆上所夹的铁氧体可作为高频扼流圈。

注意:滤波器的作用是建立高阻抗以阻止连接线电缆上流动的射频电流或者为电流返回到本地能量源提供低阻抗的路径。通常如果能实现这两个目的则是最佳的。其滤波的设计的详细信息参考《物联产品电磁兼容分析与设计》。

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