工程師EMC應(yīng)用設(shè)計(jì)秘籍

7、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)屏蔽設(shè)計(jì)技能掌握，熟悉一些屏蔽材料。

六、EMC電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在考慮EMI控制時(shí)，設(shè)計(jì)工程師及PCB板級(jí)設(shè)計(jì)工程師首先應(yīng)該考慮IC芯片的選擇。集成電路的某些特征如封裝類(lèi)型、偏置電壓和芯片的：工藝技術(shù)(例如CMoS、ECI、刀1)等都對(duì)電磁干擾有很大的影響。

1.集成電路EMl來(lái)源

PCB中集成電路EMI的來(lái)源主要有：數(shù)字集成電路從邏輯高到邏輯低之間轉(zhuǎn)換或者從邏輯低到邏輯高之間轉(zhuǎn)換過(guò)程中，輸出端產(chǎn)生的方波信號(hào)頻率導(dǎo)致的EMl

2 信號(hào)電壓和信號(hào)電流電場(chǎng)和磁場(chǎng)芯片自身的電容和電感等。集成電路芯片輸出端產(chǎn)生的方波中包含頻率范圍寬廣的正弦諧波分量，這些正弦諧波分量構(gòu)成工程師所關(guān)心的EMI頻率成分。最高EMI頻率也稱為EMI發(fā)射帶寬，它是信號(hào)上升時(shí)間(而不是信號(hào)頻率)的函數(shù)。

計(jì)算EMI發(fā)射帶寬的公式為： f=0.35/Tr

式中，廠是頻率，單位是GHz;7r是信號(hào)上升時(shí)間或者下降時(shí)間，單位為ns。

從、L：述么：式中可以看出，如果電路的開(kāi)關(guān)頻率為50MHz，而采用的集成電路芯片的上升時(shí)間是1ns，那么該電路的最高EMI發(fā)射頻率將達(dá)到350MHz，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于該電路的開(kāi)關(guān)頻率。而如果匯的—上升時(shí)間為5肋Fs，那么該電路的最高EMI發(fā)射頻率將高達(dá)700MHz。

電路中的每一個(gè)電壓值都對(duì)應(yīng)一定的電流，同樣每一個(gè)電流都存在對(duì)應(yīng)的電壓。當(dāng)IC的輸出在邏輯高到邏輯低或者邏輯低到邏輯高之間變換時(shí)，這些信號(hào)電壓和信號(hào)電流就會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)，而這些電場(chǎng)和磁場(chǎng)的最高頻率就是發(fā)射帶寬。電場(chǎng)和磁場(chǎng)的強(qiáng)度以及對(duì)外輻射的百分比，不僅是信號(hào)上升時(shí)間的函數(shù)，同時(shí)也取決于對(duì)信號(hào)源到負(fù)載點(diǎn)之間信號(hào)通道上電容和電感的控制的好壞，因此，信號(hào)源位于PCB板的匯內(nèi)部，而負(fù)載位于其他的IC內(nèi)部，這些IC可能在PCB上，也可能不在該P(yáng)CB上。為了有效地控制EMI，不僅需要關(guān)注匯;芭片自身的電容和電感，同樣需要重視PCB上存在的電容和電感。

當(dāng)信號(hào)電壓與信號(hào)回路之間的鍋合不緊密時(shí)，電路的電容就會(huì)減小，因而對(duì)電場(chǎng)的抑制作用就會(huì)減弱，從而使EMI增大;電路中的電流也存在同樣的情況，如果電流同返回路徑之間鍋合不;佳，勢(shì)必加大回路上的電感，從而增強(qiáng)了磁場(chǎng)，最終導(dǎo)致EMI增加。這充分說(shuō)明，對(duì)電場(chǎng)控制不佳通常也會(huì)導(dǎo)致磁場(chǎng)抑制不佳。用來(lái)控制電路板中電磁場(chǎng)的措施與用來(lái)抑制IC封裝中電磁場(chǎng)的措施大體相似。正如同PCB設(shè)計(jì)的情況，IC封裝設(shè)計(jì)將極大地影響EMI。

電路中相當(dāng)一部分電磁輻射是由電源總線中的電壓瞬變?cè)斐傻?。?dāng)匯的輸出級(jí)發(fā)：跳變并驅(qū)動(dòng)相連的PCB線為邏輯“高”時(shí)，匯芯片將從電源中吸納電流，提供輸出級(jí)月需的能量。對(duì)于IC不斷轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的超高頻電流而言，電源總線姑子PCB上的去輥網(wǎng)絡(luò)止于匯的輸出級(jí)。如果輸出級(jí)的信號(hào)上升時(shí)間為1.0ns，那么IC要在1.0ns這么短的時(shí)P內(nèi)從電源上吸納足夠的電流來(lái)驅(qū)動(dòng)PCB上的傳輸線。電源總線上電壓的瞬變?nèi)Q于電源j線路徑上的申。感、吸納的電流以及電流的傳輸時(shí)間。電壓的瞬變由下面的公式所定義：

式中，L是電流傳輸路徑上電感的值;dj表示信號(hào)上升時(shí)間間隔內(nèi)電流的變化;dz表示d流的傳輸時(shí)間(信號(hào)的上升時(shí)間)的變化。

由于IC管腳以及內(nèi)部電路都是電源總線的一部分，而且吸納電流和輸出信號(hào)的上于時(shí)間也在一定程度上取決于匯的工藝技術(shù)，因此選擇合適的匯就可以在很大程度上控偉上述公式中提到的三個(gè)要素。

封裝特征在電磁干擾控制中的作用

IC封裝通常包括硅基芯片、一個(gè)小型的內(nèi)部PCB以及焊盤(pán)。硅基芯片安裝在小型64PCB上，通過(guò)綁定線實(shí)現(xiàn)硅基芯片與焊盤(pán)之間的連接，在某些封裝中也可以實(shí)現(xiàn)直接連接小型PCB實(shí)現(xiàn)硅基芯片上的信號(hào)和電源與匯封裝上的對(duì)應(yīng)管腳之間的連接，這樣就實(shí)到了硅基芯片上信號(hào)和電源節(jié)點(diǎn)的對(duì)外延伸。因此，該匯的電源和信號(hào)的傳輸路徑包括餡基芯片、與小型PCB之間的連線、PCB走線以及匯封裝的輸入和輸出管腳。對(duì)電容和宅感(對(duì)應(yīng)于電場(chǎng)和磁場(chǎng))控制的好壞在很大程度上取決于整個(gè)傳輸路徑設(shè)計(jì)的好壞，某些設(shè)計(jì)特征將直接影響整個(gè)IC芯片封裝的電容和電感。