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)能(neng)夠(gou)直(zhi)接(jie)防(fang)止(zhi)靜(jing)電(dian)放(fang)電(dian)。鍵(jian)盤(pan)和(he)控(kong)製(zhi)麵(mian)板(ban)的(de)設(she)計(ji)應(ying)能(neng)使(shi)放(fang)電(dian)電(dian)流(liu)不(bu)經(jing)過(guo)敏(min)感(gan)電(dian)路(lu)而(er)直(zhi)接(jie)到(dao)地(di)。采(cai)用(yong)絕(jue)緣(yuan)軸(zhou)和(he)大(da)旋(xuan)鈕(niu)可(ke)以(yi)防(fang)止(zhi)向(xiang)控(kong)製(zhi)鍵(jian)或(huo)電(dian)位(wei)器(qi)放(fang)電(dian)。現(xian)在(zai),較(jiao)多(duo)的(de)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)麵(mian)板(ban)采(cai)用(yong)薄(bo)膜(mo)按(an)鍵(jian)和(he)薄(bo)膜(mo)顯(xian)示(shi)窗(chuang),由(you)於(yu)該(gai)薄(bo)膜(mo)由(you)耐(nai)高(gao)壓(ya)的(de)絕(jue)緣(yuan)材(cai)料(liao)構(gou)成(cheng),可(ke)有(you)效(xiao)防(fang)止(zhi)ESD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、jianzhabingqiehuifu。shuaxinshejidaozhouqixingdifuweidaoxiuzhizhuangtai,bingqieshuaxinxianshiqihezhishiqizhuangtai。zhixujinxingyicishuaxinranhoujiashezhuangtaishizhengquede,qitadeshijiubuyongzuole。jianzha/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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