機(jī)設(shè)計(jì)中的EMI抗干擾和ESD保護(hù)問題

zui的大部分新無線終端產(chǎn)品都配備了高速數(shù)據(jù)接口、高分辨率液晶顯示屏和攝像頭模塊，甚至有些手機(jī)還配備了通過DNB接口接收電子L-view程序的功能。除了增加新功能之外，手機(jī)尺寸的挑戰(zhàn)仍未改變，手機(jī)仍在朝著緊湊和輕薄的方向發(fā)展。許多功能集中在一個狹窄的空間，導(dǎo)致手機(jī)設(shè)計(jì)中的靜電放電和電磁干擾問題變得更加嚴(yán)重。這些問題必須在手機(jī)設(shè)計(jì)的初始階段解決，并根據(jù)應(yīng)用選擇有效的解決方案。靜電放電和電磁干擾保護(hù)設(shè)計(jì)的新挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)的靜電放電保護(hù)或電磁干擾過濾功能主要由分立或無源器件解決方案實(shí)現(xiàn)，例如靜電放電保護(hù)變阻器或基于串聯(lián)電阻和并聯(lián)電容的電磁干擾保護(hù)比例積分型濾波結(jié)構(gòu)。手機(jī)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的提高和新集成電路的高電磁干擾敏感度促使設(shè)計(jì)者提高手機(jī)的抗干擾能力，從而暴露出一些方案的技術(shù)局限性。

傳統(tǒng)解決方案的局限性可以通過簡單地比較變阻器和TVS二極管的箝位電壓Vcl來理解。變阻器的箝位電壓Vcl(8/20毫秒@ IPP=10a測試)顯示約40V，比瞬態(tài)電壓抑制器二極管的Vcl測量值高60%。當(dāng)必須執(zhí)行IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的魯棒性，不能考慮這種差異。除了這種固有的電壓差問題之外，在移動電話的使用壽命期間，隨著老化現(xiàn)象的出現(xiàn)，無源器件解決方案也暴露出電特性變化的問題。

因此，瞬態(tài)電壓開關(guān)二極管解決方案占據(jù)了靜電放電保護(hù)市場的很大份額，而集成硅解決方案也是電磁干擾濾波器不可或缺的組成部分。手機(jī)的抗電磁干擾功能

電磁騷擾和電磁干擾有什么不同

電磁騷擾:任何可能導(dǎo)致設(shè)備、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低或損壞有生命或無生命物質(zhì)的電磁現(xiàn)象。電磁干擾可能是電磁噪聲、無用信號或傳播介質(zhì)本身的變化。

電磁干擾:由電磁干擾引起的設(shè)備、傳輸信道或系統(tǒng)性能的下降。

電磁騷擾只是客觀存在于電磁現(xiàn)象中的一種物理現(xiàn)象。它可能會導(dǎo)致退化或損壞，但不一定會產(chǎn)生后果。然而，電磁干擾是電磁騷擾的結(jié)果。

什么樣的情況以及電磁騷擾是如何發(fā)生的？

電磁干擾通常發(fā)生在以下情況:高速數(shù)字信號電路、開關(guān)電路、脈沖發(fā)生電路和大功率控制電路等。其中電壓和電流在非常短的時(shí)間內(nèi)快速變化，并且包含電感器和電容器的電路被接通和斷開。

當(dāng)電場、磁場和電荷等電量迅速變化時(shí)，也會發(fā)生電磁干擾。

在開關(guān)動作電路中，電壓/電流增加或衰減時(shí)間T越短，噪聲帶寬越寬；快速變化的電壓V和電流I的幅度越大，噪聲的幅度越大。

特別是在感性負(fù)載電路中，當(dāng)電路由開變關(guān)時(shí)，很容易產(chǎn)生間歇性電磁干擾。噪聲波形從小到大逐漸增大，這對應(yīng)于開關(guān)觸點(diǎn)之間的距離從小到大的過程。

在該電路中，當(dāng)DC電壓VD在其中L和R串聯(lián)連接的負(fù)載上產(chǎn)生電流I時(shí)，開關(guān)S在L的兩端產(chǎn)生極性相反的尖峰電壓(稱為電感反沖電壓)，該尖峰電壓比VD大十倍，并且有時(shí)在開關(guān)S從接通切換到斷開時(shí)大數(shù)百倍。

當(dāng)L兩端都有寄生電容C0時(shí)，會出現(xiàn)以下現(xiàn)象:

當(dāng)C0=100pF時(shí)，產(chǎn)生約-848伏和225千赫的振蕩。

當(dāng)C0可以忽略不計(jì)時(shí)，它將達(dá)到-6000伏；

寄生電容越大，電感兩端的電壓越低，振蕩頻率越低。

在實(shí)際電路中，即使電容器連接到電感器L的兩端，由于電容器引線的電感的影響，也不會獲得電容器的效果，并且阻尼振動波形的下降部分d ﹨u/dt變大，留下高頻部分。

電容器必須耐高壓，否則會損壞。鎮(zhèn)流器兩端產(chǎn)生的高壓點(diǎn)亮熒光燈的電路。一旦由它產(chǎn)生的振蕩高壓被傳輸?shù)狡渌姎庠O(shè)備，它將成為騷擾。

鐵氧體磁環(huán)在汽車電子設(shè)備電磁兼容性中的作用

降低了設(shè)備的電磁干擾強(qiáng)度

優(yōu)化設(shè)備的電氣結(jié)構(gòu):汽車電子設(shè)備中的閃光器是繼電器觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，可以在觸點(diǎn)前增加消弧器；電機(jī)是感應(yīng)負(fù)載，可以通過內(nèi)部濾波電路降低電流噪聲。對于各種電子控制單元的印刷電路板，應(yīng)優(yōu)化布線以降低電磁輻射水平。

選擇合適的電子元件:汽車上的各種控制單元，使用低頻芯片有利于減少輻射L干擾。

降低設(shè)備功率:在滿足功能要求的情況下，降低設(shè)備功率可以降低干擾電壓和電流，從而降低干擾強(qiáng)度。

干擾傳輸?shù)囊种?/p>

屏蔽干擾源設(shè)備及相關(guān)線束:汽車主要電子控制系統(tǒng)中使用的電子控制單元應(yīng)采用屏蔽外殼包裝。

添加線束過濾:對于較長的線束，為了減少傳導(dǎo)和輻射的干擾，應(yīng)在線束中添加過濾。套一個合適的鐵氧體磁環(huán)更方便。

合理的線束規(guī)劃:在線束布局中，使低功率敏感電路靠近信號源，高功率干擾電路靠近負(fù)載，盡可能將低功率電路和高功率電路分開，減少線束之間的感應(yīng)干擾和輻射L干擾。

改善設(shè)備接地:良好的接地布置和改善的接地搭接可降低高頻阻抗。汽車電子設(shè)備的接地主要連接到車身和附近線束的屏蔽層。

閃光燈的電路濾波

閃光器是汽車設(shè)備中典型的接觸式裝置。在操作過程中，它經(jīng)常被打開和關(guān)閉，導(dǎo)致線束上的傳導(dǎo)干擾很大，因此輻射L干擾也很大。通過在閃光器附近增加一個0.1mF的電容，并在線束上套一個鐵氧體磁環(huán)，形成低通濾波器，抑制傳導(dǎo)干擾，降低輻射L干擾。整車試驗(yàn)用于測量。圖6和圖7顯示了改進(jìn)前后的測試結(jié)果，將干擾水平降低到10兆赫茲以上。

結(jié)論

鐵氧體磁環(huán)汽車電子設(shè)備的電磁兼容性在我國越來越受到重視。提高國產(chǎn)汽車產(chǎn)品的競爭力也非常重要。通過對電子設(shè)備干擾源的分析，表明車內(nèi)電磁干擾是設(shè)備遭受的主要干擾。為了降低系統(tǒng)的電磁干擾，需要采用本文的改進(jìn)措施來提高汽車電子設(shè)備的電磁兼容性。測試表明，改進(jìn)效果明顯。對于大多數(shù)電氣設(shè)備，增強(qiáng)電路濾波是一種相對常見的改進(jìn)措施。