電子、電氣產品EMC的工程設計

中心議題：

本文引用地址：

http://www.eepw.com.cn/article/178139.htm

解決方案：

• 在電子、電氣產品設計初始階段進行EMC設計
• 在產品開發階段建立規範的EMC設計體系
• 採用系統的電磁兼容性設計流程，評估、預測、分析、設計產品的EMC問題

伴隨科學技術的發展，晶片的速率和集成度的不斷提高，高密度電子組裝技術的進一步廣泛採用，電子、電氣產品正向「輕、薄、短、小」和高功能化發展，由此產生的電磁騷擾所造成的危害也日益嚴重。保護電磁環境、防止電磁汙染，正在引起各國政府以及有關國際組織的普遍關注。因此，電子、電氣產品電磁兼容性指標合格與否，便成為市場準入或市場流通的必要條件。譬如，進入國內市場的產品，需要3C認證證書，進入國內軍品市場的產品，需要GJB認證證書，進入國際市場，需要相應的（EN、SAE、ANSI 、IEC等）認證證書。

目前，為了獲得電子、電氣產品相應的EMC測試認證證書，部分企業還在沿用著測試-整改-測試的方法，進行產品的EMC測試試驗。

殊不知，使用這種方法最終通過EMC認證測試合格的產品大多不是最佳方案，難以取得效果，相反還大大增加產品的重量和成本。而且，使用這種方法無法解決信號頻率與騷擾頻率一致時的問題，還可能影響產品的安全性，使整改無效。譬如：

• 抑制傳導騷擾的超標，最常採用的是增加濾波器或在電源線、信號線上附加磁環的方法。但如果接地系統設計不理想，增加濾波器，可能會導致洩漏電流增加，從而影響產品的安全性能，或者影響產品的性能指標，使整改無效。
• 在電源線，信號線上附加濾波器或磁環，可能會造成信號線上的信號衰減，失真或串擾，使整改無效。
• 增加的濾波器越多，電路失真、短路的概率越大，抗浪湧、抗跌落的能力下降，重量和成本增加的也越多。

故而，電子、電氣產品的EMC問題再也不能放在測試階段予以解決了，應該早在產品的設計開發階段就要予以考慮。因為：產品的EMC是設計出來的，不是測試出來的！

在電子、電氣產品設計的初始階段，同時進行EMC設計，不但可以把EMC問題的大部分解決在設計定型之前，而且成本增加不會太大（如圖1所示）。

圖1
如果等到生產階段再去解決這些問題，非但在技術上將帶來很大難度，而且還會造成人力、物力、財力和時間的極大浪費。

產品的EMC設計屬於早期預防，EMC的故障診斷和分析、整改屬於後期補救。產品出現EMC問題常常難以避免，經過前期的EMC設計，即使在後期的認證檢測中出現了問題，問題的數量和難度也比較小，比從來沒有經過EMC設計的產品要強得多，所耗費的代價也要小得多。

而且後期補救的經驗經過不斷的總結，納入下一個產品的EMC設計中，形成良性循環，還可以使EMC設計的內容進一步提高。

電磁兼容性（EMC）是一門以電磁場理論為基礎，包括信息、電工、電子、通信、材料、結構等學科的邊緣科學。也是一門實踐性比較強的學科。要完成電子、電氣產品的EMC，企業在產品的開發階段就需要建立一套規範的EMC設計體系。

採用一套系統的電磁兼容性設計流程，評估、預測、分析、設計產品的EMC問題。從產品設計源頭的根本上解決EMC問題，在研發流程中融入EMC設計理念，在產品設計的各個階段進行EMC綜合設計，把可能出現的EMC 問題放在研發前期進行考慮，確保產品樣品出來後，能夠一次性通過EMC 試驗與認證，縮短產品的面市周期。

圖2 設計規則檢查表（節選）

目前比較成熟的EMC設計系統，主要採用設計規則檢查的方式（如圖2所示）。很重要的一點就是企業逐步建立和日益完善適合企業特定領域產品的設計規範，形成一整套的EMC設計規則（如圖3所示），來檢查核對產品設計開發過程中的EMC執行情況。

圖3 設計規則集（節選）

在產品開發過程中，產品EMC設計主要經歷總體規格方案設計、原理圖設計、PCB設計、箱體結構設計、產品試裝、摸底預測試、認證測試幾個階段。

在每個階段的各個技術環節都編制相應的EMC設計規則和EMC設計規範，指導產品EMC的工程設計。