【導讀】EMC的概念：電磁兼容（Electromagnetic Compatibility , EMC） 其定義為“設備和系統在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對環(huán)境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力”。
EMC簡(jiǎn)單介紹
EMC的概念：電磁兼容（Electromagnetic Compatibility , EMC） 其定義為“設備和系統在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對環(huán)境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力”。
EMC包含兩個(gè)方面的意思，首先，設備能夠抵抗所接受到的干擾而正常工作(即EMS)；其次，設備所發(fā)射的電磁干擾不能影響其它設備的正常工作(即EMI)。
EMC設計
1. EMC設計的內容：
EMC設計可分為：
信號設計、線(xiàn)路設計、屏蔽、接地、濾波、合理布局
其中與結構關(guān)系較大的有：
屏蔽、接地、合理布局
注意：并不代表其它措施與結構設計完全無(wú)關(guān)，結構設計亦需配合完成其它措施比如合理布局。
2. EMC設計基本目的：
產(chǎn)品內部的電路互相不產(chǎn)生干擾，達到預期的功能。
產(chǎn)品產(chǎn)生的電磁干擾強度低于特定的極限值。
產(chǎn)品對外界的電磁干擾有一定的抵抗能力。
3. EMC設計在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)各階段的成本：
在產(chǎn)品設計的早期階段，解決EMC問(wèn)題的途徑多，將花費較少的成本；到產(chǎn)品生產(chǎn)后期再采取解決EMC的技術(shù)措施，將受到各種情況的制約。并且，采用同樣的技術(shù)措施，在生產(chǎn)后期采用時(shí)，將大大增加產(chǎn)品成本，延長(cháng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。
▲EMC設計在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)各階段的成本
因此，隨著(zhù)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)向前推進(jìn)，解決EMC的成本越來(lái)越高。因此，EMC設計越早進(jìn)行越好，千萬(wàn)不要等到EMC測試出現問(wèn)題了，再去急急忙忙的查找原因、尋找解決方案。
4. 傳統EMC對策：
產(chǎn)品在進(jìn)行實(shí)際測試的時(shí)候，EMC問(wèn)題實(shí)際發(fā)生了，開(kāi)始查找EMC問(wèn)題，使用的工具：頻譜儀和近場(chǎng)探頭
此時(shí)能夠采取的手段是：屏蔽和濾波
傳統EMC對策存在的問(wèn)題是：
● 需要考慮設備內部【板間，板內信號間】EMI問(wèn)題，不能使用屏蔽/濾波手段；
● 屏蔽和濾波會(huì )導致產(chǎn)品設計修改，增加產(chǎn)品成本和延長(cháng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期；
● 信號頻率與干擾頻率一致，不能采用濾波；
● 頻率提高，布線(xiàn)、屏蔽體、機箱等成為天線(xiàn)；
● 高頻信號耦合到電纜，由電纜發(fā)射；
● 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)最后階段解決EMC問(wèn)題的唯一辦法是：屏蔽和濾波。但是，用屏蔽能解決所有的EMC問(wèn)題？
● 屏蔽策略的隱患：機箱及屏蔽材料的變形及損壞，產(chǎn)生電磁泄漏
● 這種對策的結果是：有利于通過(guò)EMC，但是會(huì )惡化內部干擾，影響設備穩定性，增加抗干擾的要求。
5. EMC對策新理念：
▲全面的EMC管理
EMC對策的新理念是進(jìn)行全面的EMC管理，盡早進(jìn)行EMC設計：
● EMC是一項系統工程：早考慮 ，成本低，手段多，效率高；需要產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團隊協(xié)同配合，包括結構設計。
● 充分利用現有的EMC設計規范和設計指南（專(zhuān)家的經(jīng)驗），當然，在使用的時(shí)候需要思考：設計能全部按照設計規則執行嗎？所有理論在所有場(chǎng)合都正確嗎？
● 合理使用仿真技術(shù)，把問(wèn)題扼殺在萌芽階段 。PCB板設計的仿真：Hyperlynx。電子電路仿真：Pspice、Serenade。
● 精度與速度，實(shí)際問(wèn)題實(shí)際解決。使用測量技術(shù)，使用一般儀器進(jìn)行對比測試。引入電磁場(chǎng)掃描技術(shù)，進(jìn)行EMC預兼容測試。
6. EMC設計的流程：
7. EMC結構設計的經(jīng)驗：
● 在項目的早期就參與結構設計，由硬件工程師主導硬件系統的結構設計，而不是被動(dòng)地接收已有的結構造型，然后千方百計地想辦法怎樣才能在現有的造型基礎上盡量滿(mǎn)足性能、EMC等的要求，要在結構設計中起到主導性的作用；
● 盡早設計出3D圖，針對3D圖，組織各方面的人員反復討論，權衡利弊，就EMC而言，要針對3D圖去發(fā)現問(wèn)題，填補問(wèn)題，這樣的互動(dòng)要進(jìn)行很多次，直至能得到一個(gè)比較滿(mǎn)意的結果；
● 屏蔽結構的使用，哪些板卡需要屏蔽、哪些可以不要，未屏蔽的板卡要針對EMC采取哪些預防措施，PCB本身也許就可以作為EMC的屏蔽體；
● 線(xiàn)材處理，包括內部模塊互連線(xiàn)（暴露在屏蔽殼之外）及外部接口線(xiàn)，是否已經(jīng)在母板、連接板或輸出板等位置預留濾波措施。
8、EMC PCB 設計
（1）、PCB設計
a、布局：同類(lèi)電路布在一塊、控制最小路徑原則、高速電路間不要靠近小面板、電源模塊靠近進(jìn)單盤(pán)的位置；
b、分層：高速布線(xiàn)層必須靠近一層地、電源與地相鄰、元件面下布一層地、近可能將兩個(gè)表層布地層、內層比表層縮進(jìn)20H；
c、布線(xiàn)：3W原則、差分對線(xiàn)等長(cháng)，靠近走、高速或敏感線(xiàn)不能 跨分割區；
d、接地：同類(lèi)電路單獨分布地，在單板上單點(diǎn)相連；
e、濾波：電源模塊、功能電路設計板級慮波電路；
f、接口電路設計：接口電路設計濾波電路、實(shí)現內外有效隔離。
（2）布局的基本原則：
a、參照原理功能框圖，基于信號流向，按照功能模塊劃分；
b、數字電路與模擬電路、高速電路與低速電路、干擾源與敏感電路分開(kāi)布局
c、單板焊接面避免放置敏感器件或強輻射器件；
d、敏感信號、強輻射信號回路面積最??；
e、晶體、晶振、繼電器、開(kāi)關(guān)電源等強輻射器件或敏感器件遠離單板拉手條、對外接口連接器、敏感器件放置，推薦距離≥1000mil；
f、敏感器件：遠離強輻射器件，推薦距離≥1000mil；
g、隔離器件、A/D器件：輸入、輸出互相分開(kāi)，無(wú)耦合通路（如相鄰的參考平面），最好跨接于對應的分割區；
（3）特殊器件布局
a、電源部分（置于電源入口處）；
b、時(shí)鐘部分（遠離開(kāi)口，靠近負載，布線(xiàn)內層）；
c、電感線(xiàn)圈（遠離EMI源）；
d、總線(xiàn)驅動(dòng)部分（布線(xiàn)內層，遠離開(kāi)口，靠近宿）；
e、濾波器件（輸入、輸出分開(kāi)，靠近源，引線(xiàn)短）；
（4）濾波電容的布局：BULK電容：
a、所有分支電源接口電路；
b、功耗大的元器件附近；
c、存在較大電流變化的區域，如電源模塊的輸入和輸出端、風(fēng) 扇、繼電器等；
d、PCB電源接口電路；
（5）去藕電容的布局：
a、靠近電源管腳；
b、位置、數量適當；
（6）接口電路的布局的基本原則：
a. 接口信號的濾波、防護和隔離等器件靠近接口連接器放置，先防護，后濾波；
b. 接口變壓器、光耦等隔離器件做到初次級完全隔離；
c. 變壓器與連接器之間的信號網(wǎng)絡(luò )無(wú)交叉；
d. 變壓器對應的BOTTOM層區域盡可能沒(méi)有其它器件放置；
e. 接口芯片（網(wǎng)口、E1/T1口、串口等）盡量靠近變壓器或連接器放置；
（7）布線(xiàn)
a. 走線(xiàn)短，不同類(lèi)走線(xiàn)間距寬（信號及其回流線(xiàn)、差分線(xiàn)、屏蔽地線(xiàn)除外），過(guò)孔少，無(wú)環(huán)路，回路面積小，無(wú)線(xiàn)頭；
b. 有延時(shí)要求的走線(xiàn)，其長(cháng)度符合要求；
c. 無(wú)直角，對關(guān)鍵信號線(xiàn)優(yōu)先采用圓弧倒角；
d. 相鄰層信號走線(xiàn)互相垂直或相鄰層的關(guān)鍵信號平行布線(xiàn)≤1000MIL；
e. 走線(xiàn)線(xiàn)寬無(wú)跳變或滿(mǎn)足阻抗一致；
（8）各國產(chǎn)品安全和EMC認證組織
-歐美：CE
-美國：FCC&UL，NEBS
-日本：VCCI
-澳大利亞：CE
-中國：CCC
-臺灣：CE
產(chǎn)品認證流程
-認證申請
-提交認證材料（認證標準、產(chǎn)品使用手冊等）
-產(chǎn)品測試
-完成測試報告
-頒發(fā)認證證書(shū)
-產(chǎn)品發(fā)布
EMC標準及測試
國際標準
1、國際電工委員為IEC
2、國際標準華組織ISO
3、電氣電子工程師學(xué)會(huì )IEEE
4、歐盟電信標準委員會(huì )ETSI
5、國際無(wú)線(xiàn)電通信咨詢(xún)委員CCIR
6、國際通訊聯(lián)盟ITU
6、國際電工委員會(huì )IEC有以下分會(huì )進(jìn)行EMC標準研究
-CISPR：國際無(wú)線(xiàn)電干擾特別委員會(huì )
-TC77：電氣設備（包括電網(wǎng)）內電磁兼容技術(shù)委員會(huì )
-TC65：工業(yè)過(guò)程測量和控制
國際標準化組織
1、FCC聯(lián)邦通
2、VDE德國電氣工程師協(xié)會(huì )
3、VCCI日本民間干擾
4、BS英國標準
5、ABSI美國國家標準
6、GOSTR俄羅斯政府標準
7、GB、GB/T中國國家標準
EMI測試
1、輻射騷擾電磁場(chǎng)（RE）
2、騷擾功率（DP）
3、傳導騷擾（CE）
4、諧波電路（Harmonic）
5、電壓波動(dòng)及閃爍（Flicker）
6、瞬態(tài)騷擾電源（TDV）
EMS測試
1、輻射敏感度試驗（RS）
2、工頻次次輻射敏感度試驗（PMS）
3、靜電放電抗擾度（ESD）
4、射頻場(chǎng)感應的傳導騷擾抗擾度測試（CS）
5、電壓暫降，短時(shí)中斷和電壓變化抗擾度測試（DIP）
6、浪涌（沖擊）抗擾度測試（SURGE）
7、電快速瞬變脈沖群抗擾度測試（EFT/B）
8、電力線(xiàn)感應/接觸（Power induction/contact）
EMC測試結果的評價(jià)
A級：實(shí)驗中技術(shù)性能指標正常
B級：試驗中性能暫時(shí)降低，功能不喪失，實(shí)驗后能自行恢復
C級：功能允許喪失，但能自恢復，或操作者干預后能恢復
R級：除保護元件外，不允許出現因設備（元件）或軟件損壞數據丟失而造成不能恢復的功能喪失或性能降低。
5、電壓暫降，短時(shí)中斷和電壓變化抗擾度測試（DIP）
6、浪涌（沖擊）抗擾度測試（SURGE）
7、電快速瞬變脈沖群抗擾度測試（EFT/B）
8、電力線(xiàn)感應/接觸（Power induction/contact）
推薦閱讀：
