課程背景
一個(gè)產(chǎn)品開發(fā)前期如果沒有進(jìn)行EMC設(shè)計(jì),最后驗(yàn)證測試時(shí)會(huì)出現(xiàn)很多問題,如多個(gè)項(xiàng)目不通過且超標(biāo)嚴(yán)重;即使產(chǎn)品開發(fā)前期進(jìn)行了完美的EMC設(shè)計(jì),在摸底測試中也或多或少也會(huì)存在一些問題,如某個(gè)項(xiàng)目測試不通過或者余量不足。
當(dāng)產(chǎn)品測試時(shí)出現(xiàn)問題時(shí),如何快速、準(zhǔn)確、高效地定位診斷原因并采取有效對(duì)策措施是眾多企業(yè)普遍關(guān)注的問題之一。本課程使學(xué)員通過學(xué)習(xí)可以掌握最大概率出問題的RE、CE和ESD三個(gè)測試項(xiàng)的定位方法、整改思路和對(duì)策措施,提高EMC設(shè)計(jì)水平。
另外近年來EMC仿真技術(shù)發(fā)展迅速、功能越來越強(qiáng)大、作用越來越明顯,隨著產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域?qū)MC仿真分析的需求不斷增強(qiáng),在此背景下本課程融入了EMC仿真技術(shù)的內(nèi)容,通過對(duì)PCB EMI、典型濾波電路及屏蔽設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的仿真分析,給出了相應(yīng)有理、有據(jù)的EMC設(shè)計(jì)規(guī)則。
課程特色
1) 抽取的概念重要、理論分析經(jīng)典:基于培訓(xùn)老師20多年大公司EMC工作經(jīng)驗(yàn),選擇最重要要的、與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系緊密的EMC概念進(jìn)行介紹,參考國外多部經(jīng)典、權(quán)威的EMC文獻(xiàn)資料進(jìn)行理論分析;
2) EMC定位分析與整改接地氣:問題原因分析抓住主要矛盾,分析透徹,舉一反三;診斷設(shè)備介紹全面,常規(guī)的和高端的都有;解決方案中有新型的EMC器件及應(yīng)用介紹;
3) EMC設(shè)計(jì)規(guī)則有仿真、測試數(shù)據(jù)支持:大多EMC設(shè)計(jì)規(guī)則,如PCB走線跨分割、換參考、電源/地平面去耦等都有詳細(xì)的仿真數(shù)據(jù)支持,有的還有測試數(shù)據(jù)支持,使學(xué)員印象深刻、銘記于心,達(dá)到學(xué)以致用、立竿見影的效果;
4) 經(jīng)典的EMC案例分享:通過比較新的、經(jīng)典的EMC案例分享,是學(xué)員達(dá)到實(shí)戰(zhàn)能力的提升
課程大綱
(一) 電磁兼容基本概念及理論
電磁兼容三要素
頻域和時(shí)域
周期信號(hào)的頻譜
隨機(jī)信號(hào)的頻譜
差模電流和共模電流
差模輻射和共模輻射
近場和遠(yuǎn)場
PCB中信號(hào)回流及傳播方式
dB單位的換算
頻率及波長
展頻(SSC)
峰值、準(zhǔn)峰值和平均值
回路電感、部分電感及凈余電感
(二) 輻射發(fā)射整改與案例分析
輻射發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)
輻射發(fā)射測試失敗的主要原因分析
1) PCB設(shè)計(jì)缺陷
布局不當(dāng)
布線不當(dāng):
a. 關(guān)鍵走線跨分割:對(duì)EMI的影響及整改措施
b. 關(guān)鍵信號(hào)換參考:對(duì)EMI的影響及整改措施
層疊不當(dāng)
2) 電纜屏蔽層搭接不良或一致性差或非屏蔽線接口濾波不當(dāng)
3) 結(jié)構(gòu)屏蔽設(shè)計(jì)缺陷:縫隙過大、開口過大
輻射發(fā)射整改所需儀器設(shè)備及器件
頻譜儀、近場探頭、電流探頭、光纖探頭、屏蔽室/半電波暗室、磁環(huán)、簧片、帶導(dǎo)電布的連接器、電源口濾波器、信號(hào)線濾波器、銅箔、波導(dǎo)板及吸波材料等
定位小技巧:分辨靠近的諧波源、在多個(gè)時(shí)鐘源中定位主要的時(shí)鐘源、測試電纜諧振、測試結(jié)構(gòu)諧振、測試部件間或接口間電位差
輻射發(fā)射定位及整改的一般步驟
典型案例分享
(三) 傳導(dǎo)發(fā)射整改與案例分析
傳導(dǎo)發(fā)射測試標(biāo)準(zhǔn)及限值;
開關(guān)電源噪聲等效電路:
共模噪聲等效電路
差模噪聲等效電路
開關(guān)電源不同頻段噪聲性質(zhì)的經(jīng)驗(yàn)
開關(guān)電源共模噪聲和差模噪聲分離方法
開關(guān)電源CE定位整改必要的儀器設(shè)備
開關(guān)電源CE整改措施
開關(guān)電源輸入接口濾波抑制噪聲;
多電源模塊系統(tǒng)電源外殼與機(jī)框良好搭接;
定位內(nèi)部干擾源和耦合路徑,在源頭采取EMI抑制措施
典型案例分享
(四) ESD抗擾度整改及案例分析
ESD抗擾度標(biāo)準(zhǔn)及測試;
ESD失效模式分析;
ESD整改措施:
阻止靜電能量進(jìn)入電路:機(jī)殼屏蔽、非屏蔽機(jī)殼設(shè)置金屬底板、端口防護(hù)、絕緣隔離
加固敏感電路:復(fù)位線、中斷線等走內(nèi)層及濾波、
軟件容錯(cuò)能力提升等
典型案例分享
(五) 電路板接地及仿真分析
a) PCB中地的概念
信號(hào)地:電路地,數(shù)字地,模擬地
機(jī)殼地
安全地
b) 數(shù)字邏輯電流的流動(dòng)
微帶線中信號(hào)電流及回流路徑
帶狀線中信號(hào)電流及回流的路徑
c) 回流參考面電流分布
微帶線回流參考面電流分布
帶狀線回流參考面電流分布:對(duì)稱,非對(duì)稱
d) 回流參考面阻抗
微帶線回流平面凈余部分電感
微帶線回流平面電阻
微帶線回流平面感抗與電阻的比較
e) 回流參考面噪聲電壓
考慮走線過孔時(shí)微帶線回流參考平面電流分布
考慮走線過孔時(shí)微帶線回流參考平面凈電感的測試值
考慮走線過孔時(shí)微帶線回流參考平面噪聲電壓的測試值
回流參考平面噪聲電壓對(duì)EMI及SI的影響
f) PCB板中電路的地與機(jī)殼的連接
g) 散熱器接地仿真分析
散熱器天線等效模型
散熱器不同數(shù)量接地螺柱及不同布置對(duì)輻射影響的仿真分析
仿真分析總結(jié)
h) 混合信號(hào)電路的接地
混合信號(hào)電路的EMC問題;
一般數(shù)字和模擬混合電路的接地
含大功率電機(jī)、繼電器等高噪聲驅(qū)動(dòng)器的數(shù)模混合電路的接地
典型案例分享
(六) 電源/地平面去耦及仿真分析
電源/地平面去耦的目的
電源/地平面間EMI噪聲的來源
全局去耦電容EMI去耦效果仿真分析
不同數(shù)量均勻全局去耦電容EMI去耦效果的仿真分析
不同封裝均勻全局去耦電容EMI去耦效果的仿真分析
不同容值均勻全局去耦電容EMI去耦效果的仿真分析
不同容值全局去耦電容交錯(cuò)分布EMI去耦效果的仿真分析
局部去耦電容EMI/SI去耦效果仿真分析
不同容值局部去耦電容EMI去耦效果的仿真分析
局部去耦電容離干擾源不同距離時(shí)EMI去耦效果的仿真分析
局部去耦電容在不同電源/地平面距離時(shí)EMI去耦效果的仿真分析
電源/地平面及時(shí)鐘電路電源的去耦設(shè)計(jì)規(guī)則總結(jié)
典型案例分享
(七) PCB布局、層疊和布線EMI設(shè)計(jì)及仿真分析
PCB布局設(shè)計(jì)
PCB總體布局分區(qū);
接口電路布局;
關(guān)鍵器件布局
PCB層疊設(shè)計(jì)
多層板選擇的原則及設(shè)計(jì)目標(biāo);
基本的多層板構(gòu)建區(qū)塊及組合
PCB布線EMI設(shè)計(jì)
1) 關(guān)鍵信號(hào)走線跨分割對(duì)輻射影響仿真分析
跨分割處增加不同數(shù)量、不同封裝、不同容值縫補(bǔ)電容對(duì)輻射抑制效果
離跨分割處不同距離處增加縫補(bǔ)電容對(duì)輻射抑制效果
關(guān)鍵信號(hào)跨分割的EMI設(shè)計(jì)規(guī)則
2) 關(guān)鍵信號(hào)換參考對(duì)輻射影響仿真分析
a.在兩個(gè)相同性質(zhì)參考平面(同為GND或同為VCC)間換參考
更換參考平面處增加不同數(shù)量縫補(bǔ)過孔對(duì)輻射抑制效果
離更換參考平面處不同距離增加縫補(bǔ)過孔對(duì)輻射抑制效果
更換的參考平面不同層間距離時(shí)增加縫補(bǔ)過孔對(duì)輻射抑制效果
b.在兩個(gè)不同性質(zhì)參考平面間(一個(gè)為VCC、一個(gè)為GND)換參考
更換參考平面處增加不同數(shù)量、不同封裝、不同容值縫補(bǔ)電容對(duì)輻射影響
更換的參考平面不同層間距離時(shí)增加縫補(bǔ)電容對(duì)輻射抑制效果
c. 關(guān)鍵信號(hào)在與同一參考平面相鄰的兩個(gè)信號(hào)層間換參考
d.關(guān)鍵信號(hào)換參考的EMI設(shè)計(jì)規(guī)則
3) 關(guān)鍵信號(hào)PCB表層走線離板邊不同距離對(duì)EMI輻射仿真分析
關(guān)鍵信號(hào)PCB表層走線輻射與板邊距離關(guān)系
關(guān)鍵信號(hào)表層走線EMI設(shè)計(jì)規(guī)則
4) 20H原則仿真分析
20H的基本概念
分析VCC-GND兩平面結(jié)構(gòu)VCC內(nèi)縮20H對(duì)EMI輻射的影響;
GND-VCC-GND三平面結(jié)構(gòu);
a. VCC內(nèi)縮20H對(duì)EMI輻射的影響;
b. VCC范圍內(nèi)增加不同密度的地過孔對(duì)EMI輻射的影響;
20H規(guī)則對(duì)EMI影響的仿真總結(jié)
5) 3W原則仿真分析
3W原則的概念及仿真模型;
平行微帶線的不同中心間距對(duì)串?dāng)_的影響;
平行微帶線不同線長度、不同介質(zhì)厚度及不同介電常數(shù)時(shí)對(duì)串?dāng)_的影響 ;
3W原則對(duì)串?dāng)_影響的仿真總結(jié)
6) 差分信號(hào)的EMI輻射仿真分析
差號(hào)線直角拐彎45o斜角長度對(duì)EMI的影響;
差號(hào)線以4個(gè)45o角繞過小障礙物對(duì)EMI影響;
差號(hào)線以4個(gè)45o斜角或圓弧過渡90o繞過大障礙物對(duì)EMI影響;
一個(gè)相鄰差分對(duì)對(duì)輻射的影響;
兩個(gè)個(gè)相鄰差分對(duì)對(duì)輻射的影響;
差分對(duì)內(nèi)層偏移對(duì)輻射的影響;
不平衡的過孔焊盤對(duì)EMI的影響
差分線參考平面上的反焊盤對(duì)EMI 的影響
差分線EMI輻射仿真分析總結(jié)
典型案例分享
(八) EMI濾波、防護(hù)電路設(shè)計(jì)及仿真分析
電源接口濾波及防護(hù)設(shè)計(jì);
直流端口濾波電路各器件參數(shù)影響仿真分析;
-48VDC電源接口濾波防護(hù)設(shè)計(jì)
AC交流端口防護(hù)設(shè)計(jì)
信號(hào)接口濾波防護(hù)設(shè)計(jì);
濾波設(shè)計(jì)的概念;
單端信號(hào)濾波設(shè)計(jì)(非金屬外殼、金屬外殼);
差分信號(hào)端口濾波設(shè)計(jì)
單端和差分混合信號(hào)電路濾波設(shè)計(jì)
時(shí)鐘電路濾波設(shè)計(jì);
時(shí)鐘輸出RC濾波;
晶振及驅(qū)動(dòng)器電源去耦設(shè)計(jì);
晶振電源去耦仿真分析;
時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器電源去耦仿真分析
其它端口濾波防護(hù)設(shè)計(jì)
復(fù)位電路濾波設(shè)計(jì);
面板指示燈電路濾波設(shè)計(jì);
撥碼開關(guān)濾波設(shè)計(jì)
典型案例分享
(九) 結(jié)構(gòu)、電纜和PCB屏蔽及仿真分析
結(jié)構(gòu)屏蔽效能評(píng)估;
解析公式評(píng)估;
仿真評(píng)估
a. 不同開孔數(shù)量對(duì)屏效的影響
b. 不同Q值對(duì)屏效的影響
c. 不同機(jī)箱大小對(duì)屏效的影響;
d. 機(jī)箱開槽屏效仿真
e. 不影響散熱條件下提高屏效的方法舉例
電纜的屏蔽
電纜屏蔽層的搭接要求;
電纜屏蔽層與機(jī)殼360o搭接的實(shí)現(xiàn)方式
PCB屏蔽
PCB邊緣屏蔽仿真分析;
a. 周邊不同間距地過孔時(shí)對(duì)屏蔽效能的影響;
b. 電源平面超出周邊地過孔時(shí)對(duì)屏蔽效能的影響
PCB局部屏蔽
典型案例分享 |