電磁相容的設計方法介紹
电磁波的辐射,是产品在做数字运算处理时一定会产生的,通常来讲都是无法避免的,因为从谐波的角度来看,如果主波是20MHz,一定会有相关的谐波出来,我们如何去控制不要的信号(unwanted signals),一般主要有两个方法,这两个方法也是我们目前最常用的。第一个方法就是包覆抑制 (containment),这个方法就像是用一个罐头包装,也就是用屏蔽(shielding)的方式把它包装起来,第二个方法就是电路板的设计,目前我们时常用的就是从这两个观念上去着手。利用包覆抑制的对策技巧,其好处就是不会影响到产品的功能(Function),因为你把它包起来,根本不会动到电路板上的一些工作的组件和信号,但是其缺点就是制造成本(cost)比较高,而且可靠度可能比较会有问题,因为可能会因为每次碰撞一下,而影响到其接触的效果,例如一般最常见的笔记本电脑(notebook PC)可能会因为摔一下或重物压过,噪声就会有很大的变化,可能由可以符合到无法符合。而电路板设计(PCB Design- in)的好处,由于是在电路板Layout 时就预先把问题考虑进去,因此其对策的可靠度比较高,而费用则因为是事先的设计,所以往往没有额外的费用产生,当然在功能(Function)上有时比较可能会受到影响,因为在抑制噪声时,很可能同时降低产品的震荡特性。在实际测试对策时,我们这两个的方法都会考虑进去,一般在刚开始修改时一定会先考虑用包覆抑制的方法,然后才考虑电路板上的干扰抑制修改,因为电路板通常已经固定了,要再修改往往比较困难,所以我们会从外壳上先处理,也就是从屏蔽(Shielding) 和接地(Grounding)的观点来考虑,看它的接触与外壳或机座够不够好,这个处理完我们才继续处理电路板的修改,也就是说如果用屏蔽和接地的方法改不下来,我们才开始处理电路板的修改。一般在市面上大多数电磁干扰的书籍,都会比较喜欢介绍这个电路板设计的理论,其实理论虽然很重要,不过在实际产品修改上,包覆抑制反而是最快的、最有效的,因为良好的屏蔽只要处理适当就能降低噪声10dB 以上,可以说效果最快,但是电路板的处理变量则比较大,也就是说,就算Re-layout 也无法保证马上好,可能要先花个五万元洗板子,然后再焊上组件,万一不好怎么办?所以在对策处理的观念上,一定要先把包覆抑制的技巧作的很熟,这个如果还没有熟练,就先不要去处理电路板的修改,因为整个修改的步骤,必须是按步就班的处理,当然在本篇的文章中会先介绍电路板处理的这个观念,这样可以做为基本的基础,可以帮助读者知道一些原理,知道一些问题的原因,但是在实际对策上则是用屏蔽和接地的处理比较多。所谓「空穴不来风」,通常要记住这个观念,会有发射(emission)的产生,那一定会有来源(source), 基本上我们应该叫做天线(Antenna),一定要有天线才会有发射,这就是「空穴不来风」,所以本文中将会说明的是,有那些辐射来源的存在,这样我们知道这些来源以后,就能够去控制它,而不是消灭它,因为噪声没办法消灭,整个能量是不灭的,电磁干扰的抑制主要是经由良好的控制方法,不使噪声能量辐射到空中或传导到电源在线。
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