电磁兼容与电路保护技术探析

　　便携设备面临着诸多潜在的电磁干扰(EMI)/射频干扰(RFI)源的风险，如开关负载、电源电压波动、短路、雷电、开关电源、RF放大器和功率放大器及时钟信号的高频噪声等。因此，电路设计和电磁兼容性(EMC)设计的技术水平对产品的质量和技术性能指标将起到非常关键的作用。

　　电磁干扰通常有两种情形，即传导干扰和辐射干扰。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络。因此对EMC问题的研究实际上就是对干扰源、耦合途径、敏感设备三者之间关系的研究。电磁兼容设计就是针对电子产品中产生的电磁干扰进行优化设计，使之成为符合电磁兼容性标准的产品。

　　在电子线路中只要有电场或磁场存在，就会产生电磁干扰。在高速PCB及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其它系统或本系统内其他子系统的正常工作。

　　电磁兼容设计考虑为节省能源和提高工作效率，目前大多数电子产品都选用开关电源供电。同时，越来越多的产品也都含有数字电路，以便提供更多的应用功能。开关电源电路和数字电路中的时钟电路是目前电子产品中最主要的电磁干扰源，它们是电磁兼容设计的主要内容。设计中，需要把模拟信号部分、高速数字电路部分以及噪声源DC-DC电源三部分合理地分开，使相互间的信号耦合达到最小。在器件布设方面，遵从相互关联的器件尽量靠近的原则，这样可以获得较好的抗噪声效果。此外，印刷电路板中电源线和地线的设计是克服电磁干扰的重要手段。

　　一些电子产品由于对电磁兼容性的考虑不足，致使产品没有达到电磁兼容标准的要求，重新设计将大大推迟产品的上市时间，因此，电磁兼容性的改变显得比较重要。首先，要根据实际情况对产品进行诊断，找出干扰源及相互干扰的途径和方式，依据分析结果，进行有针对性的整改。如：对干扰源进行允许范围内的减弱;分类整理电线电缆以减少线间耦合;改善地线系统;选择高导电材料和铁磁性材料实现电磁屏蔽等。当这些措施均无法有效改善产品的电磁兼容性能时，改变电路板的布线结构是解决问题的根本办法。

　　电路的ESD保护静电放电(ESD)是从事硬件设计和生产的工程师都必须掌握的知识。很多开发人员往往会遇到这样的情形：实验室中开发的产品，测试完全通过，但客户使用一段时间后，即会出现异常现象，故障率也不是很高。一般情况下，这些问题大多由于浪涌冲击、ESD冲击等原因造成。在电子产品的装配和制造过程中，超过25%的半导体芯片的损坏归咎于ESD。随着微电子技术的广泛应用及电磁环境越来越复杂，人们对静电放电的电磁场效应如电磁干扰(EMI)及电磁兼容性(EMC)问题越来越重视。