结构件emc设计培训

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1、结构件结构件EMC设计设计结构件结构件EMC设计设计目目 录录基础知识 基础知识 介绍电磁兼容的基本概念和一般常识 设计程序设计程序 讨论产品电磁兼容设计的程序设计规范 设计规范 详细结构件电磁屏蔽设计的方法和规范典型案例典型案例 介绍一些产品测试结果和典型案例一、基础知识一、基础知识EMC的定义 慎用“EMC“概念 EMC的三要素 实现EMC的途径 产品EMC的要求 产品的具体EMC要求EMI EMS 结构对产品EMC的影响 典型的EMC问题 EMC问题解决手段 屏蔽的基础理论EMC的定义的定义电磁兼容 EMC?设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中的任何事 物构成不能承受的电磁骚

2、扰的能力。含义电磁兼容是一个系统级的概念，其主要含义在于兼容，包含 两个方面的意义：A 足够的抗干扰能力； B 不会过分干扰其他设 备。考虑电磁兼容应该具有系统的观念，全面地看待问题。严格 地讲，结构件并没有EMC问题，只是电磁屏蔽是实现系统电磁 兼容的重要手段之一。慎用慎用“ EMC”概念概念请慎重使用电磁兼容的说法，大多数情况下用电磁屏蔽 或者接地会更加合适一些。电磁兼容是一个系统的问题。结构件不是电子产品，并 不直接存在电磁兼容问题。屏蔽与电磁兼容并没有必然的 直接关系，没有屏蔽，产品仍然可能实现电磁兼容。例如：方案协调时，尽量不要提“ EMC指标是多少”， 因为那是系统级的概念，对方很

3、可能会答复“ EMC指标为达 到B级要求”，我们仍然没有结论。合理的方式是“屏蔽等级 为多少？接地方式是什么，是否有特殊要求？”协调时主要 确定屏蔽要求，接地可以在详细设计时讨论。EMC的三要素的三要素干扰源干扰源 传输通道传输通道 干扰接收器干扰接收器干扰源：产生电磁干扰的设备，例如发射机、电源，往往不可避免产生干扰信号 。 传输通道：传输电磁干扰信号，途径有传导、辐射或者混合。 接收器：电磁干扰敏感设备，不能承受过分的干扰。一般电信设备既是干扰源，也是接收器。 传输通道主要包括：导线传导，空间辐射导线传导：电源线、地线、信号线、控制线等 空间辐射：近场耦合（容性、感性耦合）、空间发射 典型

4、的传输通道：耦合，传导，发射；或者直接空间发射实现实现EMC的途径的途径针对EMC的三要素，系统实现EMC的途径有： 1. 降低发射源的干扰强度；通过研究干扰产生的机理、干扰源发射的特性，达到抑制干扰发射的目的。 2. 切断或者阻碍电磁波的传输途径；通过研究干扰的传输途径传输特性，实现切断这种传输路径或者在传输途径上面 设置障碍抑制电磁波的传输。 3. 提高设备的抗干扰能力。通过研究设备对干扰的响应特性，实现提高设备的抗干扰能力，即提高敏感度。狭义的电磁兼容只包括：切断或者阻碍电磁波的传输途径。 这是实现电磁兼容的主要途径。产品的产品的EMC要求要求为了实现系统的 电磁兼容，必须对 产品的干扰

5、水平和 抗干扰能力进行规 定，即产品的电磁 发射（EMI）和电 磁敏感度（EMS） 要求。IMlimitlimit产品的具体产品的具体EMC要求要求电子产品的EMC要求具体有9项：EMI辐射发射（RE）传导发射（CE）EMS辐射敏感度（RS）传导敏感度（CS）静电放电（ESD）快速瞬态脉冲串（EFT）浪涌（SURGE）电压跌落与中断（DIPS）工频磁场敏感度（MS）EMI辐射发射（RE）考察干扰信号通过空间辐射出去的水平，一般测试30-1000 MHz 频段。传导发射（CE）考察干扰信号通过线缆传导出去的水平，一般测试0.15-30 MHz频 段。干扰信号在30MHz以下主要是通过传导的方式发

6、射出去， 30MHz以上主要是通过辐射的方式发射出去。EMS辐射敏感度（RS）考察抗外部空间辐射干扰的能力，一般测 试80-1000MHz频段。传导敏感度（CS）考察抗外部传导发射干扰的能力，一般测 试0.15-80MHz频段。静电放电（ESD）考察人体静电对设备的影响。分直接放电 和空间放电两种。快速瞬态脉冲串（EFT）高频小能量脉冲，考察感性负载（继电器、开关 ）切换对设备的影响。浪涌（SURGE）大能量瞬态脉冲，考察容性负责的切换、雷电对 设备的影响。电压跌落与中断（DIPS）考察电网故障、短路等造成电压瞬时跌落和中断 对设备的影响。工频磁场敏感度（MS）考察设备抗工频磁场干扰的能力。结

7、构对产品结构对产品EMC的影响的影响结构设计有关的指标有： 辐射发射（RE），辐射敏感度（RS） 屏蔽、接地 工频磁场敏感度（MS） 磁屏蔽 静电放电（ESD） 接地传导发射（CE），传导敏感度（CS） 滤波器的接地结构设计最关心的指标是辐射发射（RE），静电放电（ESD）。目前结构是公司产品解决EMC问题的主要手段。* 结构设计不考虑快速瞬态脉冲串（EFT）、浪涌（SURGE）、电压跌落与中断（DIPS）三个指 标要求。典型的典型的EMC问题问题通信干扰干扰通信设备、收音机、电视机等 例如：马岛战争中，英国某战舰由于雷达和通信设备不能实现电磁兼容，导 致舰毁人亡的惨痛后果。我司ONU设备97

8、年底在某地开局后居民投诉不能收看电视，公司被迫 免费为当地居民安装闭路电视。 系统误动作公司产品多次发生系统联调时单板之间不能相容，导致系统误动作。 人体伤害例如手机对人体的伤害是目前的热门话题。EMC问题解决手段问题解决手段屏蔽 隔离 滤波 接地屏蔽：阻碍辐射的电磁波传输，提高辐射敏感度 、减低辐射发射。 隔离：将大信号与敏感的小信号隔离，严格上包 括屏蔽，典型的例子有布板上面信号的隔离。 滤波：防止传导的主要手段 接地：对产品的EMC具有重要意义，是屏蔽、 隔离、滤波中不可缺少的手段。屏蔽的基础理论屏蔽的基础理论1. 电磁波传输的基本理论：1. 电磁波传输的基本理论：电磁波由两个基本分量组

9、成：电场E和磁场H。E与H之比 称为波阻抗ZW，波阻抗是一个重要的概念。电磁场由于与源的距离不同，分为：近场 近场近场根据发射源的不同，可分为低阻场：电流源，主要为磁场，ZW小高阻场：电压源，主要为电场，ZW大远场 远场距离大于/2，平面波形式，ZW为377屏蔽的基础理论屏蔽的基础理论2. 屏蔽的基本方式2. 屏蔽的基本方式电磁波在屏蔽主要取决于金属板的反射反射和电磁波在金属板中的衰衰 减减。发射发射主要取决于波阻抗与金属板的阻抗之比。比值越大，发射越 大。因此：对于高阻场（电场）主要是反射，低阻场（磁场）几乎没 有反射。电磁波在金属材料中传输会发身衰减衰减，衰减程度取决于材料的导 磁率、导电

10、率和材料的连续性。对于电场，导电率高的材料衰减大； 对于磁场，导磁率高的材料衰减大。另外，材料越厚，衰减程度大，屏蔽效果好。结论：高阻场（电场）主要是反射，低阻场（磁场）主要是衰减 ，远场（平面波）是反射和衰减的综合。屏蔽的基础理论屏蔽的基础理论3. 缝隙对屏蔽的影响3. 缝隙对屏蔽的影响 反射：当缝隙最大尺寸为/4时，是一个半波 振子天线，有效的辐射器，几乎没有屏蔽效果 ；小于/20时有基本的屏蔽效果，小于/100 时有理想的屏蔽效果。当缝隙的深度较大时， 由于多次反射的累计效果，可以大大提高缝隙 的屏蔽效果，这也就是波导通风板的原理。 衰减：缝隙对电磁波衰减的影响见右图所示， 可见由于缝隙

11、的存在减弱了衰减作用。EOEiEO JiJOEi JiJO连续材料存在缝隙二、设计程序二、设计程序说明 产品EMC设计程序 产品EMC需求 指标分解 结构EMC方案评审图纸审核 样机EMC审核 定型、归档 结构EMC专家的责任说说 明明1. 关于EMC开发的程序仅仅是一个讨论稿，希望与大家讨 论，达成共识。 2. 公司目前尚无明确的产品EMC开发程序，希望本章所述 内容对各位在项目开发过程中有所帮助。 3. 本章中相关内容并不是正式的文件内容，希望大家参照执 行。产品产品EMC设计程序设计程序产品EMC标准EMC实验室产品定位预研、市场人员产品EMC需求系统小组EMC指标分解EMC指标分解产品

12、经理器件EMC要求品质认证EMC专家布线EMC要求CAD EMC专家电路EMC要求电路设计EMC专家电缆EMC要求 电缆EMC专家结构EMC要求结构EMC专家EMC专家组结构方案结构经理详细屏蔽方案结构设计人员方案评审总体组，EMC专家详细设计结构设计人员图纸审核结构经理试制样机结构设计人员样机屏效测试结构设计人员屏效测试报告EMC实验室样机评审总体组，EMC专家优化方案结构EMC专家图纸更改结构设计人员定型、归档结构设计人员ABBA整机EMC测试产品经理EMC测试报告EMC实验室结构EMC专家结束.EMC需求分析需求分析输入产品的定位，包括产品的市场形象（国际领先？）、产品的市场定位（国内、

13、国外？）、产品的主要客户群（是否有严格的EMC要求，是只需要提 供测试报告，还是提供样品自检，或者抽检？）、用户的EMC国家标准，认证要 求等等。输出产品的EMC需求，明确产品EMC等级（不考虑？A或者B级要求？）。文档要求：产品的EMC需求写在硬件规格说明书中。 责任人：系统小组返回指标分解指标分解输入产品EMC需求。输出产品中器件、布线、电路、电缆以及结构的EMC需求，以及各部分的总体方 案。写入系统总体方案说明书的相应部分。公司现状：缺乏系统级的EMC专家，无法分配指标给产品中的各部分。目前公司 EMC专业人才十分匮乏，特别是电路和布线方面缺乏EMC人才，EMC设计在源 头上面失控，给结

14、构设计带来太大的压力。对策：1. 组织产品级EMC专家组，由各部分的EMC专家组成，担任系统EMC专家的责任 ，共同协商产品中各部分的EMC要求。2. 结构根据实际情况直接确定指标：对于新产品，综 合考虑现有类似产品、国外同类产品的情况，根据经济性和可能性提出一个指标；对于老产 品，可割据测试情况确定指标。一般可以根据辐射发射中300MHz以上部分的超标情况确定 结构件的屏蔽效能。 返回方案评审方案评审输入结构EMC需求，结构电磁屏蔽总体方案。输出结构详细屏蔽方案，评审结论。评审过程：随结构方案评审一起。结构EMC专家对详细屏蔽方案具有 决策权。 文档要求：所有C级要求及以上的结构件必须提供专

15、门的详细电磁屏蔽 方案说明书。对于其他要求，可以只在方案说明中描述清楚即可。 责任人：结构设计人员或者结构项目组返回图纸审核图纸审核输入结构详细屏蔽方案，评审结论。输出详细结构图纸。责任人：结构经理审核图纸，对图纸是否符合方案要求、是否符合评审 结论要求负责。应结构经理的要求，结构EMC专家提供技术支持。返回样机审核样机审核输入详细结构图纸，试制申请。输出样机、样机屏蔽效能测试报告、整机EMC测试报告（可选）。样机评审结论。评审过程：随样机评审一起。结构EMC专家对样机屏蔽性能具有决策权。 文档要求：公司具有测试能力以后，或者应项目组要求所有C级要求及以上的结构 件必须提供专门的样机屏蔽效能测

16、试报告。如果样机的屏效测试报告结论为不通过 ，只要整机测试报告表明相关指标已经达标，结构件可以不再优化。 责任人：结构设计人员或者结构项目组返回定型、归档定型、归档输入样机审核结论、结构电磁屏蔽优化方案输出归档图纸责任人：结构设计人员或者结构项目组。目前情况下结构的屏蔽优化方案暂时由结 构EMC专家负责。结构结构EMC专家的责任专家的责任作为所有设计人员的共用资源，为部门的EMC技术开发提供技术支 持。 负责EMC技术的研究、推广和培训，对所有设计人员的整体EMC 设计水平负责。 方案评审和样机评审时对EMC部分具有决策权，对评审结论中 EMC部分负责。 在产品经理的领导下，分解产品的结构EMC要求，对产品的 EMC （系统级）负责。 与结构经理一起对产品的结构EMC负责。对于产品的具体设计过程 （详细方案，图纸审核等）由结构经理监控，EMC专家仅起顾问作 用。三、设计规范三、设计规范屏蔽效能等级 选择屏效等级 特殊情况下屏效选择 成本