TDK專家論道:電子係統EMI/EMC設計及相關元器件選擇
發布時間:2010-11-10 來源:TDK
TDK專家論道中心議題:
- 電子係統EMI/EMC設計
- 電子係統EMI/EMC相關器件選擇
- EMI/EMC以及電波暗室
TDK專家論道解決方案:
- 各類元器件應確認性能和EMC
- 電波暗室被作為測試電磁波噪音場地
對於今天的電子係統設計師來說,係統的EMI和EMC問題無法回避。解決此問題,需要設計師在電路設計上作出努力並采用合適的元器件進行實現。TDK的EMI/EMC領域資深專家板垣一也部長,針對EMI/EMC以及電波暗室等熱點問題作出一係列的解答。

板垣一也
專家介紹:1981年加入TDK。2005年開始轉入EMC業務推進部門並負責開展各項EMC解決方案提供活動。現任電子元器件營業部 技術業務推進部部長兼EMC業務部負責人。
問題1:消費類設備尤其是移動設備越做越小,電磁兼容問題越來越嚴重,請問專家在元器件選擇方麵有哪些對策?
回答:是的,今後的移動設備將加速向小型化、多功能、高性能化發展。因此,各項功能更加小型化,元器件同樣日趨小型化。這樣一來,安裝零部件的高密度化以及各元器件的高密度化在EMC中成為更困難的方向。因此,我認為首先零部件自身必須使用可靠產品,各類元器件也應當充分確認性能和EMC。麵向小型化的趨勢,我們TDK一方麵致力於零部件自身的小型化,同時又通過陣列化提高安裝密度,提供符合實際要求的零部件。
當dang然ran,由you於yu難nan以yi與yu電dian源yuan裝zhuang置zhi完wan全quan分fen離li,或huo由you於yu高gao頻pin化hua的de原yuan因yin,噪zao聲sheng可ke能neng向xiang整zheng體ti蔓man延yan,還hai是shi會hui對dui設she備bei整zheng體ti的de性xing能neng造zao成cheng不bu良liang影ying響xiang,這zhe時shi不bu單dan單dan是shi選xuan擇ze合he格ge的de元yuan器qi件jian,良liang好hao的de設she計ji也ye至zhi關guan重zhong要yao。
還(hai)有(you)就(jiu)是(shi),例(li)如(ru)小(xiao)型(xing)移(yi)動(dong)設(she)備(bei)等(deng),微(wei)型(xing)的(de)機(ji)身(shen)彙(hui)集(ji)諸(zhu)多(duo)功(gong)能(neng),構(gou)造(zao)也(ye)愈(yu)加(jia)複(fu)雜(za)。而(er)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)不(bu)但(dan)更(geng)為(wei)豐(feng)富(fu)多(duo)樣(yang),而(er)且(qie)也(ye)更(geng)為(wei)高(gao)速(su)。這(zhe)其(qi)中(zhong)比(bi)較(jiao)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)信(xin)號(hao)完(wan)整(zheng)性(xing)問(wen)題(ti)(SI Signal Integrity),從EMC測定的角度而言,必須兼顧EMI(放射)及SI,在測定時應當考慮兩方麵的關係。為此,測定技術必須更加高級,且測定環境(電波暗室、測定設備等)也必須確保充分的性能。
問題2:在EMC設計方麵,現在有很多EDA的設計工具可以使用,但是好像又不知該如何下手,請問專家有什麼建議?
回答:是的,電路板設計中的EMC設計,已經有了大量的各類設計工具(SPICE係列設計工具、EMC設計檢查、磁場分析等),關鍵是如何有效利用這些工具。而如何正確選擇和使用零部件則是重中之重,因此必須擁有零部件的模型數據。TDK從這些設計階段即開始提供全方位支持,打造EMC整體解決方案。在Web上提供回路模擬用電子零部件模型(TVCL)、零部件特性觀測器(CCV)以及可以進行簡易波形模擬的零部件特性分析軟件(SEAT)。此外,對於實際的設計,TDK既積累了豐富的經驗,又擁有從電波暗室到超小型零部件的獨有技術,也一直在為用戶提供和分享這些經驗和技術。同時,TDK積極致力於新技術的研究,並且提供基於專有技術的設計建議,已經為多數用戶所采用。
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問題3:汽車環境、醫療電子設備對EMC有什麼特殊要求?
汽qi車che和he醫yi療liao設she備bei及ji器qi具ju常chang常chang直zhi接jie關guan係xi到dao人ren身shen安an全quan,其qi安an全quan性xing經jing過guo了le完wan全quan周zhou到dao的de考kao慮lv。在zai國guo際ji標biao準zhun中zhong,尤you其qi是shi對dui故gu障zhang的de限xian製zhi方fang麵mian,有you著zhe非fei常chang嚴yan格ge的de內nei容rong。汽qi車che的de電dian子zi控kong製zhi係xi統tong(ECU)和車內信息通信等,日趨走向電氣化。毫無疑問,它們將更易受到內外電氣環境的影響,而因EMS(抗幹擾)變bian得de更geng為wei重zhong要yao。醫yi療liao設she備bei和he器qi具ju方fang麵mian,隨sui著zhe尖jian端duan醫yi療liao技ji術shu的de發fa展zhan以yi及ji人ren們men對dui健jian康kang的de關guan注zhu度du提ti高gao,預yu計ji健jian康kang器qi具ju的de需xu求qiu將jiang會hui進jin一yi步bu增zeng加jia。醫yi療liao設she備bei和he器qi具ju的de故gu障zhang可ke能neng直zhi接jie危wei及ji生sheng命ming,因yin此ci在zaiEMC(EMS)方麵做了非常慎重的研究。針對這些問題,我認為零部件的可靠性是第一位的。EMC的零部件如果先損壞,就失去意義了。醫療設備也同樣如此。針對於此,TDK推出了一係列抑製輸入浪湧的能力很強的產品。同時在測定方麵,建立了公司內部評估技術的專有技術,提供給廣大用戶。
問題4:能否介紹一下使用“電波暗室”進行EMC/EMI測試的過程和原理?
由電子產品輻射出的電磁波噪音越來越多地影響到其他電子產品,並且電磁波噪音問題已日趨嚴重。 IEC/CISPR等國際標準中規定電子產品所輻射的幹擾電磁波不能超出其相關的規定值。
電dian波bo暗an室shi被bei作zuo為wei測ce試shi電dian子zi產chan品pin的de電dian磁ci波bo噪zao音yin的de場chang地di而er被bei充chong分fen利li用yong。電dian波bo暗an室shi是shi將jiang室shi內nei外wai的de電dian磁ci波bo進jin行xing屏ping蔽bi,並bing在zai暗an室shi內nei安an裝zhuang上shang吸xi波bo材cai料liao以yi衰shuai減jian室shi內nei電dian磁ci波bo的de反fan射she,從cong而er創chuang造zao出chu測ce試shi電dian子zi產chan品pin的de試shi驗yan環huan境jing。在zai電dian波bo暗an室shi內nei部bu,安an裝zhuang了le供gong被bei測ce物wu體ti旋xuan轉zhuan的de轉zhuan台tai和he接jie收shou幹gan擾rao電dian磁ci波bo並bing可ke以yi上shang下xia升sheng降jiang的de天tian線xian塔ta。利li用yong天tian線xian上shang下xia掃sao描miao來lai接jie收shou被bei測ce物wu體ti輻fu射she出chu的de幹gan擾rao電dian磁ci波bo以yi測ce試shi其qi電dian場chang強qiang度du。
接收天線放置在距離被測物體10m或3m的位置,將被測物體放置於轉台上進行360度的旋轉,利用天線接收被測物輻射出的幹擾電磁波並計算出其電場強度的最大值。另外,為了接收到幹擾電磁波的最大值,將天線從1m到4m高gao度du進jin行xing上shang下xia掃sao描miao,同tong時shi改gai變bian天tian線xian的de水shui平ping和he垂chui直zhi極ji化hua,以yi計ji算suan出chu幹gan擾rao電dian磁ci波bo的de最zui大da值zhi。利li用yong這zhe個ge測ce試shi以yi確que認ren各ge個ge頻pin段duan的de電dian場chang強qiang度du的de最zui大da值zhi是shi否fou不bu超chao過guoEMI標準中的規定。
關於詳細的測試方法,根據EMI標準的不同,其規定的測試方法也有所不同。
問題5:TDK在“電波暗室的”建設上投入很多,目前在中國哪些地方建設了電波暗室?可以為客戶提供何種服務?隻要和EMC相關的測試都可以做嗎?是否需要費用,費用是多少?
TDK公司在中國地區已經為像NIM(中國計量科學研究院)這樣的國家級計量單位,以及各個電子產品製造商,汽車製造商,醫療產品製造商等建造了很多間電波暗室。TDK公司正在為客戶提供電波暗室的設計建造,測試係統的集成,EMC整改對策用元器件的生產,EMC中心的測試服務,舉辦EMC研討會等Total EMC Solution 服務。TDK在蘇州和東莞的工廠內擁有EMC中心,為中國客戶提供完善的EMC測試等服務。
問題6:報道說,TDK正(zheng)在(zai)日(ri)本(ben)千(qian)葉(ye)建(jian)設(she)一(yi)個(ge)最(zui)新(xin)水(shui)準(zhun)的(de)電(dian)波(bo)暗(an)室(shi),請(qing)問(wen)這(zhe)個(ge)電(dian)波(bo)暗(an)室(shi)的(de)先(xian)進(jin)之(zhi)處(chu)在(zai)哪(na)裏(li),和(he)以(yi)往(wang)的(de)電(dian)波(bo)暗(an)室(shi)有(you)何(he)不(bu)同(tong)?是(shi)因(yin)為(wei)目(mu)前(qian)的(de)電(dian)波(bo)暗(an)室(shi)不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)一(yi)些(xie)測(ce)試(shi)需(xu)要(yao)才(cai)建(jian)設(she)的(de)嗎(ma)?
電波暗室性能的好壞是通過各種特性來衡量的,其中NSA(Normalized Site Attenuation)歸一化場地衰減是衡量電波暗室性能的一個環節。這次,TDK公司建設的10m法電波暗室的NSA(Normalized Site Attenuation)歸一化場地衰減達到了世界一流水平的±1.5dB以內,這使得我們實現了高精度的EMC測試。
另外,從導入被測物進出時無高度差的全自動屏蔽門,到各種使用方便的優異的測試設備,我們能夠為客戶提供非常出色的測試環境。
※Site Attenuation是指在特定的測試場地內,用特定的測試方法測試出的發射和接收天線間的電磁波衰減特性。Site Attenuation的實際測試值和Site Attenuation的理論計算值相比較,其差異越小,電波暗室的性能越高。
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