EMC设计和EMC问题改进的方法解析

文中将分析EMC设计的3大规律：EMC费效比关系规律；高频电流环路面积S越大， EMI辐射越严重；环路电流频率f越高，引起的EMI辐射越严重，电磁辐射场强随电流频率f的平方成正比增大；产生EMC问题的三个要素是：电磁干扰源、耦合 途径、敏感设备。

【EMC三大规律】

1） 规律一、EMC费效比关系规律： EMC问题越早考虑、越早解决，费用越小、效果越好。

在新产品研发阶段就进行EMC设计，比等到产品EMC测试不合格才进行改进，费用可以大大节省，效率可以大大提高；反之，效率就会大大降低，费用就会大大增加。

经验告诉我们，在功能设计的同时进行EMC 设计，到样板、样机完成则通过EMC测试，是最省时间和最有经济效益的。相反，产品研发阶段不考虑EMC，投产以后发现EMC不合格才进行改进，非但技术上带来很大难度、而且返工必然带来费用和时间的大大浪费，甚至由于涉及到结构设计、PCB设计的缺陷，无法实施改进措施，导致产品不能上市。

2） 规律二、高频电流环路面积S越大， EMI辐射越严重。

高频信号电流流经电感最小路径。当频率较高时，一般走线电抗大于电阻，连线对高频信号就是电感，串联电感引起辐射。电磁辐射大多是EUT被测设备上的高频电流环路产生的，最恶劣的情况就是开路之天线形式。对应处理方法就是减少、减短连线，减小高频电流回路面积，尽量消除任何非正常工作需要的天线，如不连续的布线或有天线效应之元器件过长的插脚。

减少辐射骚扰或提高射频辐射抗干扰能力的最重要任务之一，就是想方设法减小高频电流环路面积S。

3） 规律三、环路电流频率f越高，引起的EMI辐射越严重，电磁辐射场强随电流频率f的平方成正比增大。

减少辐射骚扰或提高射频辐射抗干扰能力的最重要途径之二，就是想方设法减小骚扰源高频电流频率f，即减小骚扰电磁波的频率f。

本文以下内容，就是利用以上三个规律，倡导趁早考虑EMC问题，介绍EMC设计和EMC问题改进。

改进EMC问题，如同诊治疾病。如果产品没有通过EMC 测试，我们从测量结果中，只能知道哪些频率点“超标”了，而这些频率的电磁干扰是从哪里出来的，往往是工程师门最不容易发现、最难解决的问题。产品EMC 问题，说难亦难，说易亦易。

改进EMC问题，首先，根据EMI产生的途径和机理，也就是EMC问题产生的要素，针对EUT（被测试样品，下同）的电路原理，先作一些判断，比如IT类设备和AV音视频类设备引起EMC问题的原因或者内部骚扰源是什么，先进行推断，再结合测试 项目测试图透过现象看本质，分析超差原因--把骚扰源搞清楚，把骚扰途径摸透彻，以便有的放矢。

分析超差原因，可使用高频示波器或频谱分析仪加上 场探头验证分析结果，从频域到时域，再从频域到时域，分析、寻找产生EMC问题的对应电路和器件。

【EMC问题三要素】

开关电源及数字设备由于脉冲电流和电压具有很丰富的高频谐波，因此会产生很强的辐射。电磁干扰包括辐射型（高频）EMI、传导型（低频）EMI，即产生EMC问题主要通过两个途径：一个是空间电磁波干扰的形式;另一个是通过传导的形式，换句话说，产生EMC问题的三个要素是：电磁干扰源、耦合 途径、敏感设备。

辐射干扰主要通过壳体和连接线以电磁波形式污染空间电磁环境；传导干扰是通过电源线骚扰公共电网或通过其他端子（如：射频端子，输入端子）影响相连接的设备。

传导、辐射、骚扰源------（途径）----- 敏感受体近场耦合IT、AV 设备可能的骚扰源

a） FM接收机、TV接收机本机振荡，基波及谐波由高频头、本机振荡电路产生；

b） 开关电源的开关脉冲及高次谐波，同步信号方波及高频谐波，行扫描显像电路产生的行、场信号及高频谐波；

c） 数字电路工作需要的各种时钟信号及高频谐波、以及它们的组合，各种时钟如CPU芯片工作时钟、MPEG解码器工作时钟、视频同步时钟（27MHz，16.9344MHz ，40.5MHz）等；

d） 数字信号方波及高频谐波，晶振产生的高次谐波，非线性电路现象（非线性失真、互调、饱和失真、截止失真）等引起的无用信号、杂散信号；

e） 非正弦波波形，波形毛剌、过冲、振铃，电路设计存在的寄生频率点。

f ） 对于敏感受体通过耦合途径接受的外部骚扰包括浪涌、快速脉冲群、静电、电压跌落、电压变化和各种电磁场。
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