Informacja

Techniki projektowania EMC

Techniki projektowania EMC


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.


Dobre techniki projektowania EMC nie są zbyt trudne do wdrożenia, jeśli są wprowadzane na najwcześniejszych etapach projektowania. Jeśli modyfikacje muszą być wprowadzone później w projekcie, aby spełnić wymagania EMC, staje się to znacznie trudniejsze.

Projektowanie EMC od najwcześniejszych etapów projektu opiera się na prostych i zdroworozsądkowych podejściach projektowych.

Projektowanie EMC - podstawy

Rozważając każdy projekt, ważne są kryteria projektowe EMC: każdy obwód elektroniczny, który ma sygnały, które zmieniają poziom, będzie miał tendencję do wypromieniowywania pewnej mocy, jak jakiekolwiek połączenia, a przewody będą działać jak anteny promieniujące, niezależnie od tego, jak krótkie będą. Podobnie obwody będą miały tendencję do odbierania wypromieniowanych sygnałów z innych nadajników, niezależnie od tego, czy te źródła transmitują celowo, czy nie.

Projekt EMC musi również uwzględniać wszelkie sprzężenia pojemnościowe i indukcyjne, a także niepożądane emisje, które mogą być przenoszone wzdłuż wspólnych linii, które trafiają do obu elementów wyposażenia. Może to również obejmować linie uziemiające.

Te problemy z zakłóceniami elektromagnetycznymi, EMI, mogą uniemożliwić sąsiednim elementom sprzętu elektronicznego pracę obok siebie. Wraz z ogromnym wzrostem wykorzystania sprzętu elektronicznego, problem kompatybilności elektromagnetycznej, EMC stał się szczególnie ważnym tematem.

W rezultacie konieczne jest projektowanie pod kątem EMC od samego początku nowego projektu rozwoju elektroniki i wdrożenie różnych technik projektowania dla EMC do całej koncepcji produktu. Tylko biorąc pod uwagę projekt pod kątem aspektów EMC na etapie koncepcji rozwoju, wszelkie środki ostrożności mogą być prawidłowo wdrożone.

W minionych latach nadajniki mogły uniemożliwić lokalnym telewizorom domowym wyświetlanie ich obrazu. W najgorszym przypadku cały obraz może zniknąć lub może pojawić się jakiś wzór obrazu. Wraz z rozpowszechnianiem się tych i wielu innych przykładów skutków złej regulacji EMC, konieczne stało się poprawienie sytuacji. Teraz dzięki nowoczesnemu sprzętowi elektronicznemu można obsługiwać telefony komórkowe i inne urządzenia bezprzewodowe w pobliżu prawie każdego sprzętu elektronicznego z niewielkim lub zerowym wpływem. Nastąpiło to poprzez zapewnienie, że sprzęt nie emituje niepożądanych emisji, a także zmniejszenie wrażliwości sprzętu na promieniowanie o częstotliwości radiowej. W ten sposób te aspekty projektowania dla EMC przyniosły duże korzyści w dzisiejszym świecie, w którym używa się ogromnej ilości sprzętu elektronicznego.

Projekt pod kątem zgodności z EMC

Projektując kartę z obwodem elektronicznym, konieczne jest podjęcie szeregu środków ostrożności, aby zapewnić spełnienie wymagań dotyczących EMC. Próba naprawienia wydajności EMC po zaprojektowaniu i zbudowaniu obwodu będzie znacznie trudniejsza i bardziej kosztowna. W związku z tym istnieje wiele obszarów, które można uwzględnić podczas projektowania, aby zapewnić optymalizację wydajności EMC:

  • Projekt obwodu zapewniający minimalne promieniowanie
  • Filtry EMC
  • Podział obwodów
  • Grunt
  • Ekranowana obudowa
  • Ekranowane linie i kable

Przyjmując te środki ostrożności, można znacznie zwiększyć wydajność EMC obwodu. Jednak nadal będzie musiał przejść testy EMC, aby upewnić się, że spełnia wymaganą wydajność.

Projekt obwodu EMC zapewniający minimalne promieniowanie

Jednym z głównych obszarów, które należy wziąć pod uwagę w celu zapewnienia zgodności z EMC / EMI, są emisje promieniowania RF powstające z kabli połączeniowych oraz podatność na odbiór zakłóceń. Stwierdzono, że tworzą one główną ścieżkę sprzężenia dla zakłóceń w jakimkolwiek produkcie. Często te kable muszą przenosić sygnały o wysokiej częstotliwości, możliwe dane, co może stanowić pewne wyzwanie w zakresie poprawy ich wydajności EMC / EMI.

Każdy kabel będzie odbierał i emitował sygnały, zwłaszcza gdy zbliża się do ćwierć długości fali lub nieparzystej wielokrotności jej, ponieważ tworzy obwód rezonansowy. Jednak nawet jeśli kabel zbliża się do tych długości, kompatybilność elektromagnetyczna, EMC może stanowić problem.

Jednym z rozwiązań jest filtrowanie kabli wchodzących i wychodzących z urządzenia. Chociaż zmniejsza to poziom EMI, może również pogorszyć wydajność obwodu. Jeśli zachodzi potrzeba przesyłania szybkich danych, wówczas wszelkie ostre krawędzie zostaną usunięte przez filtry, aw najgorszym przypadku sygnał może zostać osłabiony do tego stopnia, że ​​system nie zadziała. Dlatego może zajść potrzeba starannego wyważenia filtra między wydajnością sprzętu a kompatybilnością elektromagnetyczną, wymaganiami EMC.

W takich okolicznościach sygnały mogą być przenoszone w formacie różnicowym. Kable sygnałowe mogą być następnie skonstruowane jako skrętka, a nawet mogą być ekranowane. W ten sposób sygnał wysokiej częstotliwości może być przenoszony, ale jego podatność na promieniowanie i odbiór jest zmniejszona, ponieważ wszystko, co odebrane, pojawi się na obu liniach i skasowane. Dodatkowo promieniowanie nie występuje z tego samego powodu.

Projekt EMC: filtry

Wspomniano już o możliwości wprowadzenia filtrów EMC. Może stanowić przydatne narzędzie dla inżyniera EMC do użycia w wielu przypadkach. Filtry EMC są szczególnie przydatne w przypadku linii, które przenoszą tylko sygnały o niskiej częstotliwości. Kable wejściowe zasilania lub inne linie przenoszące napięcia stanu są szczególnie dobrymi kandydatami do filtrowania. Tutaj filtry EMC mogą usuwać wszelkie komponenty o wysokiej częstotliwości, pozostawiając elementy o niskiej częstotliwości na linii, które nie będą emitować zbyt wiele.

Filtry EMC należy umieścić na wejściu do urządzenia i szczelnie przymocować do obudowy. W ten sposób żadne sygnały nie mogą dostać się do urządzenia i wypromieniować do niego, zanim zostaną usunięte przez filtr.

Projekt EMC: podział obwodów

Ten element projektu obwodu jest ważny, aby obwód mógł przejść test EMC. Należy to zrobić na najwcześniejszych etapach projektowania, biorąc pod uwagę fakt, że rządzi on całą topologią obwodu i konstrukcją mechaniczną.

Pierwszym etapem procesu podziału jest rozdzielenie obwodu na obszary krytyczne i niekrytyczne dla EMC. Kompatybilność elektromagnetyczna, obszary krytyczne dla EMC to obszary, które zawierają źródła promieniowania lub mogą być na nie podatne. Obszary te mogą obejmować obwody zawierające obwody wysokiej częstotliwości, obwody analogowe niskiego poziomu i układy logiczne o dużej szybkości, w tym obwody mikroprocesorowe.

Niekrytyczne obszary EMC to obszary, które zawierają obszary, które prawdopodobnie nie będą emitować sygnałów lub będą podatne na promieniowanie. Obwody, w tym zasilacze liniowe (nie zasilacze impulsowe), obwody o niskiej prędkości i tym podobne.

Po zakończeniu tej czynności można wykonać układ projektu. Obszary krytyczne lub wrażliwe mogą być ekranowane lub w razie potrzeby dodawane filtry na interfejsach, aby zapobiec wypromieniowywaniu EMI lub w celu ochrony tych obwodów przed skutkami EMI.

Izolując obszary krytyczne EMC, możliwe jest dodanie odpowiednich środków zarówno na początkowym etapie projektowania, jak i później. Posiadanie interfejsu zapewnia możliwość optymalizacji ogólnej wydajności w celu spełnienia testu EMC. Może to skutkować dodaniem dodatkowego filtrowania, przesiewania itp. Lub może nawet umożliwić redukcję kosztów, jeśli niektóre środki nie są wymagane.

Grunt

Schemat uziemienia w jednostce ma szczególne znaczenie dla jego wydajności EMC. Słabe uziemienie może prowadzić do pętli uziemienia, które z kolei mogą prowadzić do wypromieniowywania lub przechwytywania sygnałów w urządzeniu, a tym samym słabej kompatybilności elektromagnetycznej i wyników w zakresie EMC.

Aby zapewnić zadowalające działanie uziemienia lub uziemienia, warto mieć na uwadze jego funkcję. Można powiedzieć, że jest to ścieżka, która umożliwia powrót prądu do źródła. Powinien oczywiście mieć niską impedancję, a także powinien być bezpośredni. Wszelkie pętle lub odchylenia mogą powodować fałszywe efekty, które mogą powodować problemy z kompatybilnością elektromagnetyczną.

Planowanie uziemienia lub systemów uziemienia nie jest trywialne. Jest to trudniejsze, niż się wydaje, ale niezbędne dla dobrej wydajności EMC. Długości muszą być ograniczone do minimum, ponieważ powyżej częstotliwości powyżej kilku kiloherców impedancja jest zdominowana przez indukcyjność, a długości kilku centymetrów powodują znaczną różnicę, nawet przy niskich częstotliwościach.

Aby przezwyciężyć te skutki, należy w miarę możliwości stosować grube przewody, a na płytkach drukowanych należy stosować płaszczyzny uziemiające. Tory krytyczne muszą przebiegać powyżej płaszczyzny uziemienia i należy je poprowadzić tak, aby nie napotkały żadnych przerw w płaszczyźnie uziemienia. Czasami trzeba mieć szczelinę lub przerwę w płaszczyźnie uziemienia, a jeśli tak się stanie, krytyczny tor musi być poprowadzony nad płaszczyzną, nawet jeśli jest nieco dłuższy.

Te i inne podejścia można zastosować, aby zapewnić, że system uziemienia jest w stanie zredukować problemy EMC do minimum. Należy poświęcić dużo uwagi uziemieniu, ponieważ późniejsza zmiana może nie być łatwa.

Ekranowana obudowa

Chociaż ekranowane obudowy mogą nie być opcją preferowaną z punktu widzenia kosztów, umieszczenie urządzenia w przewodzącej obudowie, która jest uziemiona, znacznie poprawi wydajność. Następnie na tym interfejsie można przeprowadzić całe filtrowanie, a przewodząca ściana zapewni barierę dla promieniowania, poprawiając w ten sposób zarówno emisje, jak i elementy podatności na działanie EMC.

Tam, gdzie ważny jest koszt i ewentualnie estetyka, można spryskać wnętrze szafek przewodzącą farbą, chociaż poziom zapewnianego ekranowania nie będzie tak dobry, jak w przypadku użycia w pełni przewodzącej metalowej obudowy. Tam, gdzie wymagane są wysokie poziomy EMC, należy dołożyć starań, aby wybrać przypadek, w którym ciągłość ekranu nie jest naruszona. Idealnie byłoby, gdyby obudowa była wykonana z jak najmniejszej liczby elementów. Na każdym stawie będzie możliwość przechodzenia promieniowania. Tam, gdzie mają wystąpić połączenia, powinny być możliwie jak najbardziej szczelne i powinny mieć między sobą dobrą ciągłość.

Niektóre metalowe obudowy wykorzystujące prefabrykowaną konstrukcję z anodowanymi panelami aluminiowymi nie zapewniają dobrych parametrów EMC, chociaż są bardziej estetyczne niż niektóre szczelne obudowy RF. Wyważenie należy uzależnić od wymaganej wydajności i testów EMC, które należy wykonać.

Ekranowane linie i kable

Gdy linie i kable muszą przejść do lub z jednostki, kable mogą być ekranowane, aby zapobiec promieniowaniu przenoszonych sygnałów lub odebraniu sygnałów zewnętrznych. Jednak gdy potrzebne są kable ekranowane do zastosowań związanych z kompatybilnością elektromagnetyczną EMC, ekran musi być połączony z uziemieniem sygnału urządzenia zaraz po wejściu do urządzenia, w przeciwnym razie niepożądane sygnały mogą być wypromieniowywane lub odbierane, co zagroziłoby zgodności EMC.

Kompatybilność elektromagnetyczna, wydajność EMC ma dziś duże znaczenie dla sprzętu elektronicznego i dlatego konieczne jest projektowanie pod kątem EMC. Aby urządzenie przeszło testy EMC i zostało wprowadzone na rynek, konieczne jest, aby było zgodne z obowiązującymi dyrektywami i przepisami. Aby jednostka odniosła sukces, konieczne jest, aby była zaprojektowana tak, aby zapewniała wysoki poziom kompatybilności elektromagnetycznej, wydajności EMC i redukcji EMI.


Obejrzyj wideo: Podstawy projektowania i implementacji baz danych - Wykład - IT Szkoła (Może 2022).