解析PCB的電磁兼容性問題
一、了解EMC問題
電磁兼容性(EMC)是指設(shè)備在電磁環(huán)境中正常工作,且不對(duì)環(huán)境中其他設(shè)備造成不可承受電磁干擾的能力。簡(jiǎn)單來說,就是PCB要在電磁環(huán)境下不干擾別人,也不被別人干擾。
二、分析外部干擾
檢查電源干擾
查看電源線是否離干擾源太近。比如,電源線靠近電機(jī)的接線,電機(jī)啟動(dòng)時(shí)會(huì)把干擾帶到電源線上,影響整個(gè)電路。用示波器測(cè)電源線,看有沒有不正常的尖峰。
檢查電源濾波器。濾波器要能濾掉干擾。如果濾波器損壞或者選的不對(duì),干擾就會(huì)通過。比如,一個(gè)高頻干擾,濾波器的截止頻率太高,就濾不掉。
檢查外部信號(hào)干擾
看信號(hào)線是否離強(qiáng)干擾源太近。比如,信號(hào)線離高壓電弧放電設(shè)備很近,電弧放電產(chǎn)生的電磁波會(huì)干擾信號(hào)。用頻譜分析儀測(cè)信號(hào),看有沒有外部干擾的頻率出現(xiàn)。
三、分析內(nèi)部干擾
檢查高速信號(hào)
看高速信號(hào)線有沒有控制好阻抗。如果阻抗不連續(xù),比如過孔或者線路長(zhǎng)度不夠匹配,信號(hào)就會(huì)反射,產(chǎn)生干擾。用時(shí)域反射儀(TDR)測(cè)阻抗,看是不是符合要求。
看高速信號(hào)線有沒有和其他信號(hào)線離得太近。比如,高速信號(hào)線和模擬信號(hào)線靠得太近,數(shù)字信號(hào)的跳變就會(huì)干擾模擬信號(hào)。要保證足夠的間距,或者用屏蔽措施。
檢查電源和地線
查看電源線是否劃分合理。電源和地線不能混用。比如,數(shù)字電源和模擬電源要分開,不然數(shù)字電路的噪聲就會(huì)通過電源線傳到模擬電路。
看地線是否有環(huán)路。地線形成環(huán)路會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓,干擾電路。比如,地線在PCB上形成一個(gè)大的圈,附近的磁場(chǎng)就會(huì)在圈里產(chǎn)生感應(yīng)電流。
四、使用仿真工具分析EMC問題
建立模型
在仿真軟件中,要把PCB的結(jié)構(gòu)、布線、元件等都輸入進(jìn)去。模型要盡量準(zhǔn)確,這樣才能模擬出真實(shí)的電磁情況。
輸入元件參數(shù)也很重要。比如,電容的頻率特性、電感的分布參數(shù)等,這些都會(huì)影響電磁兼容性。
運(yùn)行仿真
仿真時(shí),要設(shè)置好頻率范圍。比如,對(duì)于一個(gè)工作在高頻的PCB,要重點(diǎn)仿真高頻段的電磁情況。
要看仿真結(jié)果中的電磁場(chǎng)分布。比如,看哪里的電磁場(chǎng)強(qiáng)度比較高,是不是有干擾源。
五、通過測(cè)試工具分析EMC問題
使用電磁干擾測(cè)試儀
把測(cè)試儀放在PCB附近,測(cè)設(shè)備發(fā)出的電磁干擾。測(cè)試儀可以測(cè)不同頻率的干擾強(qiáng)度。
比較測(cè)出來的干擾強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)限值。如果超過標(biāo)準(zhǔn),就要查找干擾源。比如,測(cè)出來的電磁干擾在一個(gè)頻段上特別高,就要看PCB上那個(gè)頻段的信號(hào)或元件。
使用電磁敏感度測(cè)試儀
用測(cè)試儀往PCB發(fā)射干擾信號(hào),看設(shè)備能不能正常工作。比如,發(fā)射高頻干擾信號(hào),看芯片的輸出信號(hào)有沒有變。
看設(shè)備在多少干擾強(qiáng)度下還能正常工作。這可以幫助判斷設(shè)備的抗干擾能力,比如,抗干擾強(qiáng)度低的設(shè)備可能需要增加屏蔽措施。
技術(shù)資料