电子设备电磁干扰的抑制与预防措施

首页|电工宝典

王晶涵|责任编辑|2024-03-12 11:17:32

点图片看大图长按存图

电子设备电磁干扰的抑制与预防措施

抗电磁干扰设计就是在复杂电磁频谱环境下，采用综合技术措施以保障电子设备正确发挥效能。

按照抗电磁干扰设计机理，首先是抑制干扰源以防范电磁干扰;其次是采取防电磁干扰措施，以阻断干扰传播途径;最后，是降低电子设备对干扰的敏感度，或者提高电子设备的鲁棒性性能，以预防与抑制电磁干扰。

针对电子系统的电缆接插件、印制板布局、信号布置，抑制干扰布线、元器件、滤波器、接地与旁路等环节可能引入的电磁干扰信号，可采用隔离、电路阻抗控制、滤波、解耦、密封、接地、屏蔽、正确布线等抗电磁干扰措施。

1、PCB版的合理布局与布线设计

在电路布局方面，电源、模拟与数字电路的元件布局和布线是不同的，在元件布局时应将其分别放置，应将高、低频电路分开，尽可能将其各自隔离，注意信号传输方向、途径以及强、弱信号的器件分布相互之间不要产生干扰。

对于容易产生噪声干扰的电路，如时钟发生器、晶振与CPU 时钟等的输入端等，应当相互尽可能地靠近些，以便于合理布局整个PCB版，减少干扰源。强弱电流不同的电路与易产生噪声的器件应尽可能远离逻辑电路。

最大限度地减少信号通路与电路元件布局中无用信号的相互耦合。

为避免模拟、数字电路产生公共阻抗耦合，将低电平的模拟与数字电路分开，并且远离无滤波的电源和高电平信号线;在PCB版布局上，应将不同的高、中、低速逻辑电路分别布局于不同的区域，确保同层相邻布线、同板相邻层、相邻板之间的平行信号线尽可能长度最小;EMI滤波器放置于同一线路板并尽可能靠近EMI源;整流器、DC/DC变换器与开关元件与变压器的放置位置应当尽可能地靠近以缩短导线长度。

滤波电容器、调压元件与整流二极管的放置位置也应当尽可能地靠近，以减少对外部的干扰;噪声与非噪声元件尽量远离，将印刷电路板按电流开关特性与频率分区，杜绝大电流、高速开关线与噪声敏感布线相互平行。

在PCB版电路布线方面，为了提高电磁兼容性，可以采取以下的布线策略：为避免集中电场耦合到较强噪声的相邻路径，在转弯处路径采用45°以避免直角布线;在传送高频与敏感信号路径上不采用短截线，以避免在短截线上产生振荡;保持从驱动到负载的路径宽度不变，以避免产生反射导致线路阻抗不平衡;在多个PCB板地线连接时，为了避免短截线信号路径，必须杜绝采用树型排列的高速和敏感信号线，同样也要杜绝辐射型排列的高速和敏感信号线，以避免产生反射和辐射干扰;密集的电源和地层过孔会导致电源阻抗增加，电源在该点形成高阻抗，影响射频电流传递，因此应当避免过孔密度过大;所有敷铜区直接连接到地，避免敷铜区变成辐射天线;除上述常用的布线策略外，其它布线策略这里就不讨论了。

2、接地系统设计

接地系统设计是复杂的，要考虑的因素很多。

电磁屏蔽有利于电磁干扰的相互隔离，在电子设备中，如将屏蔽与接地结合使用，那么电子设备中的绝大部分电磁干扰问题是可以获得解决的。为了使接地系统的接地阻抗最小，接地系统设计可以采用以下技术措施。

① 接地点选择。低频电路中电感影响较小，为避免多点接地形成环流导致干扰，在工作于1MHz频率以下时，应采用单点接地。

高频电路中电感影响较大，在工作于10MHz频率以上时，可采用就近多点接地，地线应短而粗，以降低地线阻抗。

② 数字电路与模拟电路接地必须严格分开，并且分别与电源端地线相连，两者地线不可以相混，此外，还要注意尽量加大模拟电路的接地面积，以减少接地阻抗。

③ 由于导体电感与导体长度成正比而与直径成反比，因此接地线应尽量短而粗，使其可通过三倍于印刷线路板的允许电流，以提高抗噪能力。

④ 数字电路的接地线应当构成闭环路，避免耗电量大时加大电位差值，以提高PCB抗噪声能力。

⑤ 为了减少接地阻抗，将多层线路板的其中一层作为接地层并起屏蔽作用，一般将印刷板周边布作地线。

⑥ 在电源板面和接地板面的绝缘薄层间存在电容，将其放置在相邻层可构成去耦电容，从而提高高频率响应特性。

⑦ 低速电路和元件的分布与放置应当尽量使其靠近电源面，而高速电路和元件的分布与放置应当尽量使其靠近接地面。

⑧ 多电源供电时，各个电源应当分开接地。