電子、電氣產(chǎn)品EMC的工程設(shè)計(jì)

中心議題：

• 電子、電氣產(chǎn)品EMC的工程設(shè)計(jì)

解決方案：

• 在電子、電氣產(chǎn)品設(shè)計(jì)初始階段進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)
• 在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段建立規(guī)范的EMC設(shè)計(jì)體系
• 采用系統(tǒng)的電磁兼容性設(shè)計(jì)流程，評(píng)估、預(yù)測(cè)、分析、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的EMC問(wèn)題

伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，芯片的速率和集成度的不斷提高，高密度電子組裝技術(shù)的進(jìn)一步廣泛采用，電子、電氣產(chǎn)品正向“輕、薄、短、小”和高功能化發(fā)展，由此產(chǎn)生的電磁騷擾所造成的危害也日益嚴(yán)重。保護(hù)電磁環(huán)境、防止電磁污染，正在引起各國(guó)政府以及有關(guān)國(guó)際組織的普遍關(guān)注。因此，電子、電氣產(chǎn)品電磁兼容性指標(biāo)合格與否，便成為市場(chǎng)準(zhǔn)入或市場(chǎng)流通的必要條件。譬如，進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的產(chǎn)品，需要3C認(rèn)證證書(shū)，進(jìn)入國(guó)內(nèi)軍品市場(chǎng)的產(chǎn)品，需要GJB認(rèn)證證書(shū)，進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)，需要相應(yīng)的（EN、SAE、ANSI 、IEC等）認(rèn)證證書(shū)。

目前，為了獲得電子、電氣產(chǎn)品相應(yīng)的EMC測(cè)試認(rèn)證證書(shū)，部分企業(yè)還在沿用著測(cè)試-整改-測(cè)試的方法，進(jìn)行產(chǎn)品的EMC測(cè)試試驗(yàn)。

殊不知，使用這種方法最終通過(guò)EMC認(rèn)證測(cè)試合格的產(chǎn)品大多不是最佳方案，難以取得效果，相反還大大增加產(chǎn)品的重量和成本。而且，使用這種方法無(wú)法解決信號(hào)頻率與騷擾頻率一致時(shí)的問(wèn)題，還可能影響產(chǎn)品的安全性，使整改無(wú)效。譬如：

• 抑制傳導(dǎo)騷擾的超標(biāo)，最常采用的是增加濾波器或在電源線、信號(hào)線上附加磁環(huán)的方法。但如果接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)不理想，增加濾波器，可能會(huì)導(dǎo)致泄漏電流增加，從而影響產(chǎn)品的安全性能，或者影響產(chǎn)品的性能指標(biāo)，使整改無(wú)效。
• 在電源線，信號(hào)線上附加濾波器或磁環(huán)，可能會(huì)造成信號(hào)線上的信號(hào)衰減，失真或串?dāng)_，使整改無(wú)效。
• 增加的濾波器越多，電路失真、短路的概率越大，抗浪涌、抗跌落的能力下降，重量和成本增加的也越多。

故而，電子、電氣產(chǎn)品的EMC問(wèn)題再也不能放在測(cè)試階段予以解決了，應(yīng)該早在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段就要予以考慮。因?yàn)椋寒a(chǎn)品的EMC是設(shè)計(jì)出來(lái)的，不是測(cè)試出來(lái)的！

在電子、電氣產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初始階段，同時(shí)進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)，不但可以把EMC問(wèn)題的大部分解決在設(shè)計(jì)定型之前，而且成本增加不會(huì)太大（如圖1所示）。

圖1
如果等到生產(chǎn)階段再去解決這些問(wèn)題，非但在技術(shù)上將帶來(lái)很大難度，而且還會(huì)造成人力、物力、財(cái)力和時(shí)間的極大浪費(fèi)。

產(chǎn)品的EMC設(shè)計(jì)屬于早期預(yù)防，EMC的故障診斷和分析、整改屬于后期補(bǔ)救。產(chǎn)品出現(xiàn)EMC問(wèn)題常常難以避免，經(jīng)過(guò)前期的EMC設(shè)計(jì)，即使在后期的認(rèn)證檢測(cè)中出現(xiàn)了問(wèn)題，問(wèn)題的數(shù)量和難度也比較小，比從來(lái)沒(méi)有經(jīng)過(guò)EMC設(shè)計(jì)的產(chǎn)品要強(qiáng)得多，所耗費(fèi)的代價(jià)也要小得多。

而且后期補(bǔ)救的經(jīng)驗(yàn)經(jīng)過(guò)不斷的總結(jié)，納入下一個(gè)產(chǎn)品的EMC設(shè)計(jì)中，形成良性循環(huán)，還可以使EMC設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)一步提高。

電磁兼容性（EMC）是一門(mén)以電磁場(chǎng)理論為基礎(chǔ)，包括信息、電工、電子、通信、材料、結(jié)構(gòu)等學(xué)科的邊緣科學(xué)。也是一門(mén)實(shí)踐性比較強(qiáng)的學(xué)科。要完成電子、電氣產(chǎn)品的EMC，企業(yè)在產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)階段就需要建立一套規(guī)范的EMC設(shè)計(jì)體系。

采用一套系統(tǒng)的電磁兼容性設(shè)計(jì)流程，評(píng)估、預(yù)測(cè)、分析、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的EMC問(wèn)題。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)源頭的根本上解決EMC問(wèn)題，在研發(fā)流程中融入EMC設(shè)計(jì)理念，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)階段進(jìn)行EMC綜合設(shè)計(jì)，把可能出現(xiàn)的EMC 問(wèn)題放在研發(fā)前期進(jìn)行考慮，確保產(chǎn)品樣品出來(lái)后，能夠一次性通過(guò)EMC 試驗(yàn)與認(rèn)證，縮短產(chǎn)品的面市周期。

圖2 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查表（節(jié)選）

目前比較成熟的EMC設(shè)計(jì)系統(tǒng)，主要采用設(shè)計(jì)規(guī)則檢查的方式（如圖2所示）。很重要的一點(diǎn)就是企業(yè)逐步建立和日益完善適合企業(yè)特定領(lǐng)域產(chǎn)品的設(shè)計(jì)規(guī)范，形成一整套的EMC設(shè)計(jì)規(guī)則（如圖3所示），來(lái)檢查核對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的EMC執(zhí)行情況。

圖3 設(shè)計(jì)規(guī)則集（節(jié)選）

在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷總體規(guī)格方案設(shè)計(jì)、原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品試裝、摸底預(yù)測(cè)試、認(rèn)證測(cè)試幾個(gè)階段。

在每個(gè)階段的各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)都編制相應(yīng)的EMC設(shè)計(jì)規(guī)則和EMC設(shè)計(jì)規(guī)范，指導(dǎo)產(chǎn)品EMC的工程設(shè)計(jì)。