電路六大版塊設計要領,通過電磁兼容測試妥妥的!
發布時間:2014-12-31 責任編輯:sherryyu
【導讀】工(gong)程(cheng)師(shi)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)的(de)最(zui)後(hou)一(yi)個(ge)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)環(huan)節(jie)就(jiu)是(shi)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)的(de)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)測(ce)試(shi),能(neng)不(bu)能(neng)成(cheng)功(gong)就(jiu)看(kan)能(neng)不(bu)能(neng)通(tong)過(guo)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)的(de)測(ce)試(shi)了(le),成(cheng)敗(bai)在(zai)此(ci)一(yi)舉(ju)。故(gu)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)測(ce)試(shi)很(hen)重(zhong)要(yao),那(na)麼(me)如(ru)何(he)才(cai)能(neng)保(bao)證(zheng)最(zui)後(hou)的(de)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)測(ce)試(shi)能(neng)高(gao)效(xiao)的(de)通(tong)過(guo)呢(ne)?隻(zhi)需(xu)記(ji)住(zhu)六(liu)塊(kuai)的(de)設(she)計(ji)要(yao)領(ling)即(ji)可(ke)!哪六塊呢?
接地設計:
一(yi)旦(dan)發(fa)生(sheng)了(le)靜(jing)電(dian)放(fang)電(dian),應(ying)該(gai)讓(rang)其(qi)盡(jin)快(kuai)旁(pang)路(lu)人(ren)地(di),不(bu)要(yao)直(zhi)接(jie)侵(qin)入(ru)內(nei)部(bu)電(dian)路(lu)。例(li)如(ru)內(nei)部(bu)電(dian)路(lu)如(ru)用(yong)金(jin)屬(shu)機(ji)箱(xiang)屏(ping)蔽(bi),則(ze)機(ji)箱(xiang)應(ying)良(liang)好(hao)接(jie)地(di),接(jie)地(di)電(dian)阻(zu)要(yao)盡(jin)量(liang)小(xiao),這(zhe)樣(yang)放(fang)電(dian)電(dian)流(liu)可(ke)以(yi)由(you)機(ji)箱(xiang)外(wai)層(ceng)流(liu)入(ru)大(da)地(di),同(tong)時(shi)也(ye)可(ke)以(yi)將(jiang)對(dui)周(zhou)圍(wei)物(wu)體(ti)放(fang)電(dian)時(shi)形(xing)成(cheng)的(de)騷(sao)擾(rao)導(dao)入(ru)大(da)地(di),不(bu)會(hui)影(ying)響(xiang)內(nei)部(bu)電(dian)路(lu)。對(dui)金(jin)屬(shu)機(ji)箱(xiang),通(tong)常(chang)機(ji)箱(xiang)內(nei)的(de)電(dian)路(lu)會(hui)通(tong)過(guo)I/O電纜、電(dian)源(yuan)線(xian)等(deng)接(jie)地(di),當(dang)機(ji)箱(xiang)上(shang)發(fa)生(sheng)靜(jing)電(dian)放(fang)電(dian)時(shi),機(ji)箱(xiang)的(de)電(dian)位(wei)上(shang)升(sheng),而(er)內(nei)部(bu)電(dian)路(lu)由(you)於(yu)接(jie)地(di),電(dian)位(wei)保(bao)持(chi)在(zai)地(di)電(dian)位(wei)附(fu)近(jin)。這(zhe)時(shi),機(ji)箱(xiang)與(yu)電(dian)路(lu)之(zhi)間(jian)存(cun)在(zai)著(zhe)很(hen)大(da)的(de)電(dian)位(wei)差(cha)。這(zhe)會(hui)在(zai)機(ji)箱(xiang)與(yu)電(dian)路(lu)之(zhi)間(jian)引(yin)起(qi)二(er)次(ci)電(dian)弧(hu)。使(shi)電(dian)路(lu)造(zao)成(cheng)損(sun)壞(huai)。通(tong)過(guo)增(zeng)加(jia)電(dian)路(lu)與(yu)外(wai)殼(ke)之(zhi)間(jian)的(de)距(ju)離(li)可(ke)以(yi)避(bi)免(mian)二(er)次(ci)電(dian)弧(hu)的(de)發(fa)生(sheng)。當(dang)電(dian)路(lu)與(yu)外(wai)殼(ke)之(zhi)間(jian)的(de)距(ju)離(li)不(bu)能(neng)增(zeng)加(jia)時(shi),可(ke)以(yi)在(zai)外(wai)殼(ke)與(yu)電(dian)路(lu)之(zhi)間(jian)加(jia)一(yi)層(ceng)接(jie)地(di)的(de)金(jin)屬(shu)擋(dang)板(ban),擋(dang)住(zhu)電(dian)弧(hu)。如(ru)果(guo)電(dian)路(lu)與(yu)機(ji)箱(xiang)連(lian)在(zai)一(yi)起(qi),則(ze)隻(zhi)應(ying)通(tong)過(guo)一(yi)點(dian)連(lian)接(jie)。防(fang)止(zhi)電(dian)流(liu)流(liu)過(guo)電(dian)路(lu)。線(xian)路(lu)板(ban)與(yu)機(ji)箱(xiang)連(lian)接(jie)的(de)點(dian)應(ying)在(zai)電(dian)纜(lan)入(ru)口(kou)處(chu)。對(dui)塑(su)料(liao)機(ji)箱(xiang),則(ze)不(bu)存(cun)在(zai)機(ji)箱(xiang)接(jie)地(di)的(de)問(wen)題(ti)。

電纜設計:
一個正確設計的電纜保護係統可能是提高係統ESD非易感性的關鍵。作為大多數係統中的最大的“天線”— I/O電纜特別易於被ESD幹擾感應出大的電壓或電流。從另一方麵,電纜也對ESD幹擾提供低阻抗通道,如果電纜屏蔽同機殼地連接的話。通過該通道ESD幹擾能量可從係統接地回路中釋放,因而可間接地避免傳導耦合。為減少ESD幹擾輻射耦合到電纜,線長和回路麵積要減小,應抑製共模耦合並且使用金屬屏蔽。對於輸入/輸出電纜可采用使用屏蔽電纜、共模扼流圈、過(guo)壓(ya)箝(qian)位(wei)電(dian)路(lu)及(ji)電(dian)纜(lan)旁(pang)路(lu)濾(lv)波(bo)器(qi)措(cuo)施(shi)。在(zai)電(dian)纜(lan)的(de)兩(liang)端(duan),電(dian)纜(lan)屏(ping)蔽(bi)必(bi)須(xu)與(yu)殼(ke)體(ti)屏(ping)蔽(bi)連(lian)接(jie)。在(zai)互(hu)聯(lian)電(dian)纜(lan)上(shang)安(an)裝(zhuang)一(yi)個(ge)共(gong)模(mo)扼(e)流(liu)圈(quan)可(ke)以(yi)使(shi)靜(jing)電(dian)放(fang)電(dian)造(zao)成(cheng)的(de)共(gong)模(mo)電(dian)壓(ya)降(jiang)在(zai)扼(e)流(liu)圈(quan)上(shang),而(er)不(bu)是(shi)另(ling)一(yi)端(duan)的(de)電(dian)路(lu)上(shang)。兩(liang)個(ge)機(ji)箱(xiang)之(zhi)間(jian)用(yong)屏(ping)蔽(bi)電(dian)纜(lan)連(lian)接(jie)時(shi),通(tong)過(guo)電(dian)纜(lan)的(de)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)將(jiang)兩(liang)個(ge)機(ji)箱(xiang)連(lian)接(jie)在(zai)一(yi)起(qi),這(zhe)樣(yang)可(ke)以(yi)使(shi)兩(liang)個(ge)機(ji)箱(xiang)之(zhi)間(jian)的(de)電(dian)位(wei)差(cha)盡(jin)量(liang)小(xiao)。這(zhe)裏(li),機(ji)箱(xiang)與(yu)電(dian)纜(lan)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)之(zhi)間(jian)的(de)搭(da)接(jie)方(fang)式(shi)很(hen)重(zhong)要(yao)。強(qiang)烈(lie)建(jian)議(yi)在(zai)電(dian)纜(lan)兩(liang)端(duan)的(de)機(ji)箱(xiang)與(yu)電(dian)纜(lan)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)之(zhi)間(jian)360°搭接。
鍵盤和麵板:
鍵jian盤pan和he控kong製zhi麵mian板ban的de設she計ji必bi須xu保bao證zheng放fang電dian電dian流liu能neng夠gou直zhi接jie流liu到dao地di,而er不bu會hui經jing過guo敏min感gan電dian路lu。對dui於yu絕jue緣yuan鍵jian盤pan,在zai鍵jian與yu電dian路lu之zhi間jian要yao安an裝zhuang一yi個ge放fang電dian防fang護hu器qi(如金屬支架),為放電電流提供一條放電路徑。放電防護器要直接連接到機箱或機架上,而不能連接到電路地上。當然,用較大的旅鈕(增加操作者到內部線路的距離)nenggouzhijiefangzhijingdianfangdian。jianpanhekongzhimianbandeshejiyingnengshifangdiandianliubujingguomingandianluerzhijiedaodi。caiyongjueyuanzhouhedaxuanniukeyifangzhixiangkongzhijianhuodianweiqifangdian。xianzai,jiaoduodedianzichanpinmianbancaiyongbomoanjianhebomoxianshichuang,youyugaibomoyounaigaoyadejueyuancailiaogoucheng,keyouxiaofangzhiESD通過按鍵和顯示窗進入內部電路形成幹擾。另外,現在大多數鍵盤的按鍵內部均有由耐高壓的絕緣薄膜構成的襯墊,可有效防止ESD的幹擾。
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電路設計:
設she備bei中zhong不bu用yong的de輸shu入ru端duan不bu允yun許xu處chu於yu不bu連lian接jie或huo懸xuan浮fu狀zhuang態tai,而er應ying當dang直zhi接jie或huo通tong過guo適shi當dang電dian阻zu與yu地di線xian或huo電dian源yuan端duan相xiang連lian通tong。一yi般ban來lai說shuo,與yu外wai部bu設she備bei連lian接jie的de接jie口kou電dian路lu都dou需xu要yao加jia保bao護hu電dian路lu,其qi中zhong也ye包bao括kuo電dian源yuan線xian,這zhe一yi點dian往wang往wang被bei硬ying件jian設she計ji所suo忽hu視shi。以yi微wei機ji為wei例li來lai講jiang,應ying該gai考kao慮lv安an排pai保bao護hu電dian路lu的de環huan節jie有you:串行通信接口、並行通信接口、鍵盤接口、顯示接口等。
濾波器(分流電容或一係列電感或兩者的結合)必須用在電路中以阻止EMI耦ou合he到dao設she備bei。如ru果guo輸shu入ru為wei高gao阻zu抗kang,一yi個ge分fen流liu電dian容rong濾lv波bo器qi最zui有you效xiao,因yin為wei它ta的de低di阻zu抗kang將jiang有you效xiao地di旁pang路lu高gao的de輸shu入ru阻zu抗kang,分fen流liu電dian容rong越yue接jie近jin輸shu入ru端duan越yue好hao。如ru果guo輸shu入ru阻zu抗kang低di,使shi用yong一yi係xi列lie鐵tie氧yang體ti可ke以yi提ti供gong最zui好hao的de濾lv波bo器qi,這zhe些xie鐵tie氧yang體ti也ye應ying盡jin可ke能neng接jie近jin輸shu入ru端duan。

在內部電路上加強防護措施。對於可能遭受直接傳導的靜電放電幹擾的端口,可以在I/O接口處串接電阻或並聯二極管至正負電源端。MOS管的輸入端串接100kΩ電阻,輸出端串接1kΩ電阻,以限製放電電流量。TTL管輸人端串接22~100Ω電阻,輸出端串接22~47Ω電阻。模擬管輸入端串接100Ω~100kΩ,並且加並聯二極管,分流放電電流至電源正或負極,模擬管輸出端串接100Ω的電阻。在I/O信xin號hao線xian上shang安an裝zhuang一yi個ge對dui地di的de電dian容rong能neng夠gou將jiang接jie口kou電dian纜lan上shang感gan應ying的de靜jing電dian放fang電dian電dian流liu分fen流liu到dao機ji箱xiang,避bi免mian流liu到dao電dian路lu上shang。但dan這zhe個ge電dian容rong也ye會hui將jiang機ji殼ke上shang的de電dian流liu分fen流liu到dao信xin號hao線xian上shang。為wei了le避bi免mian這zhe種zhong情qing況kuang的de發fa生sheng,可ke以yi在zai旁pang路lu電dian容rong與yu線xian路lu板ban之zhi間jian安an裝zhuang一yi隻zhi鐵tie氧yang體ti磁ci珠zhu,增zeng加jia流liu向xiang線xian路lu板ban的de路lu徑jing的de阻zu抗kang。需xu要yao注zhu意yi的de是shi,電dian容rong的de耐nai壓ya一yi定ding要yao滿man足zu要yao求qiu。靜jing電dian放fang電dian的de電dian壓ya可ke以yi高gao達da數shu千qian伏fu。用yong一yi個ge瞬shun態tai防fang護hu二er極ji管guan也ye能neng夠gou對dui靜jing電dian放fang電dian起qi到dao有you效xiao的de保bao護hu,但dan需xu要yao注zhu意yi,用yong二er極ji管guan雖sui然ran將jiang瞬shun態tai幹gan擾rao的de電dian壓ya限xian製zhi住zhu了le,但dan高gao頻pin幹gan擾rao成cheng分fen並bing沒mei有you減jian少shao,該gai電dian路lu中zhong一yi般ban應ying有you與yu瞬shun態tai防fang護hu二er極ji管guan並bing聯lian的de高gao頻pin旁pang路lu電dian容rong抑yi製zhi高gao頻pin幹gan擾rao。在zai電dian路lu設she計ji及ji電dian路lu板ban布bu線xian方fang麵mian,應ying采cai用yong門men電dian路lu和he選xuan通tong脈mai衝chong。這zhe種zhong輸shu入ru方fang式shi隻zhi有you在zai靜jing電dian放fang電dian和he選xuan通tong同tong時shi發fa生sheng時shi才cai能neng造zao成cheng損sun壞huai。而er脈mai衝chong邊bian沿yan觸chu發fa輸shu入ru方fang式shi對dui靜jing電dian放fang電dian引yin起qi的de瞬shun變bian很hen敏min感gan,不bu宜yi采cai用yong。
PCB設計:
良好的PCB設計可以有效地減少ESD幹擾對產品造成的影響,這也是電磁兼容設計中ESD設計部分的一個重要的內容。對一個成品進行電磁兼容對策時,很難再對PCB進行重新設計(改進成本太高),此處不再加以介紹。
軟件:
除了硬件措施外,軟件抑製方案也是減少係統鎖定等嚴重失常的有力方法。軟件ESD抑製措施分為兩種常用的類別:刷新、檢(jian)查(zha)並(bing)且(qie)恢(hui)複(fu)。刷(shua)新(xin)涉(she)及(ji)到(dao)周(zhou)期(qi)性(xing)地(di)複(fu)位(wei)到(dao)休(xiu)止(zhi)狀(zhuang)態(tai),並(bing)且(qie)刷(shua)新(xin)顯(xian)示(shi)器(qi)和(he)指(zhi)示(shi)器(qi)狀(zhuang)態(tai)。隻(zhi)需(xu)進(jin)行(xing)一(yi)次(ci)刷(shua)新(xin)然(ran)後(hou)假(jia)設(she)狀(zhuang)態(tai)是(shi)正(zheng)確(que)的(de),其(qi)它(ta)的(de)事(shi)就(jiu)不(bu)用(yong)做(zuo)了(le)。檢(jian)查(zha)/huifuguochengyongyujuedingchengxushifouzhengquezhixing,tamenzaiyidingjiangeshijianbeijihuo,yiquerenchengxushifouzaiwanchengmougegongneng。ruguozhexiegongnengmeiyoushixian,yigehuifuchengxubeijihuo。
一般ESD對策準則:
(1)在易感CMOS、MOS器件中加入保護二極管;
(2)在易感傳輸線上(地線在內)串幾十歐姆的電阻或鐵氧體磁珠;
(3)使用靜電保護表麵塗敷技術,使ESD難以機芯放電,經證明十分有效;
(4)盡量使用屏蔽電纜;
(5)在易感接口處安裝濾波器;並將無法安裝濾波器的敏感接口加以隔離;
(6)選擇低脈衝頻率的邏輯電路;
(7)外殼屏蔽加良好的接地。
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