解决EMI问题,需从源头入手

您是否会在设计之初就考虑EMI的问题?还是说需要通过认证时才会测试?降低EMI措施是否贯穿您整个产品设计周期?
电子设备的广泛应用和发展 , 必然导致它们在其周围空间产生的电磁场电平的不断增加 。 1881年英国科学家希维赛德发表了《论干扰》的文章 , 从此拉开了电磁干扰问题研究的序幕 。 1934年6月28日至30日 , 国际无线电干扰特别委员会(CISPR)在巴黎举行了第一次正式会议 , 从此开始对电磁干扰及其控制技术进行有组织的研究 。 CISPR的各项标准 , 成为了全球各个国家电磁干扰指标规定的重要依据 。
电磁干扰需提高重视
苹果近日在其官网上发布公告称 , iPhone12系列与MagSafe配件会干扰医疗设备 , 因此建议医疗植入器械携带者将iPhone远离心脏处15厘米以上 。
时至今日 , 电磁干扰问题始终是电子设备需要关注的一个焦点 。 不仅是在消费电子中 , 在电磁环境更为复杂的汽车、工业等应用中更是如此 , 这类EMI源头往往都是在电路内部 , 而EMI最终会影响音频设备、自动门控制器以及其他意想不到的结果 。
解决EMI问题,需从源头入手
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绝大部分电子电气设备工作时都会有周期性的或者间歇性的电压电流变化 , 比如开关电源工作会有固定的一个开关频率 , MOS管开通和关断脉冲的产生会伴随其上升沿和下降沿(di/dt) , 并带来非常丰富的谐波;除了应用于各种各样场合的AC-DC、DC-DC开关电源、还有一些逆变器(光伏、电机控制等)的PWM信号 , 都是EMI问题产生的干扰源 。 除此之外 , 印刷电路板、时钟电路、振荡器、数字电路和处理器也会成为电路内部EMI源 。 对电流执行开关操作的一些机电装置 , 在关键操作期间会产生EMI 。 这些源头在某些频率集中产生一些电磁能量 , 通过相应的电路、天线或等效天线发射到周围环境之中 。 这些EMI信号的频谱成分和强度 , 决定了它是否会对敏感型电路产生影响 。
降低EMI的影响日益成为系统设计的关键考虑因素 , 但是对于一部分工程师来说 , 并不将其放在设计过程的首要考虑位置 , 只有需要通过认证时才会测试 。 对此 , 德州仪器(TI)技术委员会杰出委员 , Kilby实验室电源、隔离、电机设计经理YogeshRamadass分析道:“原因之一 , 在设计时EMI并未定义为系统关键规范指标 。 其次 , 即使定义了关键EMI规范指标 , 工程师由于缺少合适的仿真工具和建模方法来预测EMI , 而导致在后期测试中才发现EMI的问题 。 ”
而工程师后期发现问题再进行相应的整改时 , 解决EMI问题可能会更加困难、耗费大量时间和资金成本 。 实际上针对EMI的整改异常繁琐 , 许多中小型公司自身不具备这类条件 , 大多数都要选择第三方进行整改 , 如果整改措施改动较大 , 对于客户的咨询费用、设计时间、BOM成本等都将是一笔不小的开销 。 鉴于EMI可能在后期严重阻碍设计进度 , 因此必须在设计之初就考虑EMI问题 , 并将其指标贯穿整个产品设计周期 。
如何从根源解决EMI问题
针对部分电磁敏感的设备或系统来说 , 通常会采用LDO而不是开关电源 , 从而限制EMI , 但是这又会导致效率下降等不利影响 。 有没有可以显著解决EMI问题 , 并且无需太多额外设计开销 , 同时又可以采用高效率开关电源的解决方案呢?
“解决EMI相关问题的关键是从源头入手 。 ”Ramadass说道 。
EMI给工程师的设计带来了巨大挑战 , 但电路板布局限制以及额外设计的屏蔽等因素并不意味着工程师没有其他选择 , 而实际上通过选择具有EMI缓解技术的芯片 , 可以从源头改善EMI 。 这也和媒体近期在访谈工程师提到的 , 他们最常用的降低EMI的手段是选择低EMI器件 , 不谋而合 。