原创 PCB抄板中的EMC设计

PCB抄板中的EMC设计

PCB板中的EMC设计应是任何电子器件和系统综合设计的一部分，它远比试图使PCB产品达到EMC的其他方法更节约成本。电磁兼容PCB设计的关键技术是对电磁干扰源的研究，从电磁干扰源处控制其电磁发射是治本的方法。控制干扰源的发射，除了从电磁干扰源产生的机理着手降低其产生电磁噪声的电平外，还需广泛地应用屏蔽（包括隔离）、滤波和接地抄板技术。

EMC的主要抄板技术包括电磁屏蔽方法、电路的滤波技术以及应特别注意的接地元件搭接的接地设计。

一、PCB抄板中的EMC设计金字塔

首先，优秀的EMC设计的基础是良好的电气和机械设计原则的应用。这其中包括可靠性考虑，比如在可接受的容限内设计规范的满足、好的组装方法以及各种正在开发的测试技术。

一般来说，驱动当今电子设备的装置要安装在PCB上。这些装置由具有潜在干扰源以及对电磁能量敏感的元件和电路构成。因此，PCB的EMC设计是EMC设计中的下一个最重要的问题。有源元件的位置、印制线的走线、阻抗的匹配、接地的设计以及电路的滤波均应在EMC设计时加以考虑。一些PCB元件还需要进行屏蔽。

再次，内部电缆一般用来连接PCB或其他内部子组件。因此，包括走线方法和屏蔽的内部电缆EMC设计对于任何给定器件的整体EMC来说是十分重要的。

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在PCB电路板的EMC设计和内部电缆设计完成以后，应特别注意机壳的屏蔽设计和所有缝隙、穿孔和电缆通孔的处理方法。
最后，还应着重考虑输入和输出电源以及其他电缆的滤波问题。

二、电磁屏蔽

屏蔽主要运用各种导电抄板材料，制造成各种壳体并与大地连接，以切断通过空间的静电耦合、感应耦合或交变抄板电磁场耦合形成的电磁噪声传播途径，隔离主要运用继电器、隔离变压器或光电隔离器等器件来切断电磁噪声以传导形式的传播途径，其特点是将两部分电路的地线系统分隔开来，切断通过阻抗进行耦合的可能。

屏蔽体的有效性用屏蔽效能（SE）来表示（如图9-5所示），屏蔽效能的定义为：

电磁屏蔽效能与场强衰减的关系如表9-1所列。

屏蔽效能越高，每增加20dB的难度越大。民用PCB设备的机箱一般仅需要40dB左右的屏蔽效能，而军用设备的机箱一般需要60dB以上的屏蔽效能。
具有较高导电、导磁特性的材料可以作为屏蔽材料。常用的屏蔽材料有钢板、铝板、铝箔、铜板、铜箔等。随着对民用产品pcb抄板电磁兼容性要求的严格化，越来越多的厂家采取在塑料机箱上镀镍或铜的方法来实现屏蔽。

三、滤波
滤波是在频域上处理电磁噪声的技术，为电磁噪声提供一低阻抗的通路，以达到抑制电磁干扰的目的。切断干扰沿信号线或电源线传播的路径，与屏蔽共同构成完善的干扰防护。例如，电源滤波器对50Hz的电源频率呈现高阻抗，而对电磁噪声频谱呈现低阻抗。

按照滤波对象的不同，滤波器分为交流电源滤波器、信号传输线滤波器和去耦滤波器。按照滤波的频带，滤波器可以分为低通、高通、带通、带阻四类滤波器。