常用電路EMC設(shè)計(jì)攻略（一）

一.常用電路的EMC設(shè)計(jì)

A.電源電路
電源電路設(shè)計(jì)中，功能性設(shè)計(jì)主要考慮溫升和紋波大小。溫升大小由結(jié)構(gòu)散熱和效率決定；輸出紋波除了采用輸出濾波外，輸出濾波電容的選取也很關(guān)鍵：大電容一般采用低ESR電容，小電容采用0.1UF和1000pF共用。電源電路設(shè)計(jì)中，電磁兼容設(shè)計(jì)是關(guān)鍵設(shè)計(jì)。主要涉及的電磁兼容設(shè)計(jì)有：傳導(dǎo)發(fā)射和浪涌。

傳導(dǎo)發(fā)射設(shè)計(jì)一般采用輸入濾波器方式。外部采購(gòu)的濾波器內(nèi)部電路一般采用下列電路：


Cx1和Cx2為X電容，防止差模干擾。差模干擾大時(shí)，可增加其值進(jìn)行抑制；Cy1和Cy2為Y電容，防止共模干擾。共模干擾大時(shí)，可增加其值進(jìn)行抑制。需要注意的是，如自行設(shè)計(jì)濾波電路，Y電容不可設(shè)計(jì)在輸入端，也不可雙端都加Y電容。
浪涌設(shè)計(jì)一般采用壓敏電阻。差?？筛鶕?jù)電源輸入耐壓選取；共模需要電源輸入耐壓和產(chǎn)品耐壓測(cè)試綜合考慮。
當(dāng)浪涌能量大時(shí)，也可考慮壓敏電阻（或TVS）與放電管組合設(shè)計(jì)。

1 電源輸入部分的EMC設(shè)計(jì)
應(yīng)遵循
①先防護(hù)后濾波；
②發(fā)射CLASS B規(guī)格要求的電源輸入端推薦兩級(jí)濾波電路，且盡量靠近輸入端；
③在電源輸入端濾波電路前和濾波電路中無(wú)采樣電路和其它分叉電路；如果一定有采樣電路，采樣電路應(yīng)額外增加了足夠的濾波電路。

原因說(shuō)明：
①先防護(hù)后濾波：
**級(jí)防護(hù)器件應(yīng)在濾波器件之前，防止濾波器件在浪涌、防雷測(cè)試中損壞，或?qū)е聻V波參數(shù)偏離，**級(jí)保護(hù)器件可以放在濾波器件的后面；選擇防護(hù)器件時(shí)，還應(yīng)考慮個(gè)頭不要太大，防止濾波器件在PCB布局時(shí)距離接口太遠(yuǎn)，起不到濾波效果。


CLASS B規(guī)格要求的電源輸入端推薦兩級(jí)濾波電路，且盡量靠近輸入端：

CLASSB要求比CLASS A要求小10dB，即小3倍，所以應(yīng)有兩級(jí)濾波電路；

CLASSA規(guī)格要求至少上等濾波電路；所謂上等濾波電路指包含上等共模電感的濾波電路。


③在電源輸入端濾波電路前和濾波電路中無(wú)采樣電路和其它分叉電路；如果一定有采樣電路，采樣電路應(yīng)額外增加了足夠的濾波電路：

電源采樣電路應(yīng)從濾波電路后??；


果采用電路精度很高，必須從電源輸入口進(jìn)行采樣時(shí)，必須增加額外濾波電路。



2 電源輸出部分的EMC設(shè)計(jì)


應(yīng)遵循①電源模塊輸出一定要求有濾波措施,推薦使用共模電感或差模電感；②長(zhǎng)距離電源走線是否預(yù)留足夠電容組10uF/0.1uF或1uF/0.01uF，應(yīng)考慮PCB板每間隔187.5px放置一對(duì)。

原因說(shuō)明：

①電源模塊輸出一定要求有濾波措施,推薦使用共模電感或差模電感：

用共模電感進(jìn)行濾波，防止開關(guān)電源的噪聲串到整個(gè)單板的電源、地上；

磁珠進(jìn)行濾波，防止開關(guān)電源的噪聲串到整個(gè)單板的電源、地上；

電源輸出端設(shè)計(jì)Y電容時(shí)，需斟酌，如有螺釘可使Y電容就近接地時(shí)，可考慮增加，否則不用。

②長(zhǎng)距離電源走線是否預(yù)留足夠電容組10uF/0.1uF或1uF/0.01uF，應(yīng)考慮PCB板每間隔187.5px放置一對(duì)：

當(dāng)電源模塊有多路電源輸出時(shí)，比如提供給通訊接口的通訊電源、地，提供給傳感器供電的12V、24V電源、地，提供給繼電器驅(qū)動(dòng)用的12V電源、地，均會(huì)存在長(zhǎng)距離走線問題，為了使電源、地之間的阻抗*小，且回路*小，應(yīng)每隔187.5px增加一對(duì)電容。


3 電源轉(zhuǎn)換芯片的EMC設(shè)計(jì)


應(yīng)遵循電源轉(zhuǎn)換芯片輸入輸出端應(yīng)并聯(lián)BULK電容和去耦電容；電容容值應(yīng)依據(jù)芯片手冊(cè)推薦，或者依據(jù)驅(qū)動(dòng)能力來(lái)估算；開關(guān)轉(zhuǎn)換芯片輸出應(yīng)考慮磁珠進(jìn)行濾波。

B.接口電路

接口電路多種多樣，一般需電纜引出的接口電路需要較完備的電磁兼容設(shè)計(jì)，如CAN總線、RS485總線；其他的接口電路如RS232、USB等一般采用磁珠加TVS管設(shè)計(jì)。

1 RS485/CAN接口設(shè)計(jì)

RS485接口標(biāo)準(zhǔn)電路如下：

在具體設(shè)計(jì)中，R1/R2用自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，保護(hù)效果更好。一般不使用放電管；TVS管可作為預(yù)留設(shè)計(jì)（取決于驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部是否包含TVS管）。

需要注意的是，共模電容需設(shè)計(jì)在接口端，這樣做的原因是抑制外部的傳導(dǎo)干擾和快速脈沖群干擾，以免其對(duì)RS485數(shù)據(jù)通信產(chǎn)生擾亂。

CAN接口保護(hù)時(shí)，TVS和電容參數(shù)略有不同。

RS-485總線共模電壓范圍為-7～+12V；

CAN總線的共模電壓為-2~+7 V。

2 RS232接口設(shè)計(jì)

RS232接口標(biāo)準(zhǔn)電路如下：


485/CAN差分接口優(yōu)先選用共模電感或者磁珠進(jìn)行濾波，232接口用磁珠進(jìn)行濾波；濾波電路盡量靠近端口，磁珠或共模電感到端子間PCB走線長(zhǎng)度小于62.5px；如防護(hù)器件過多，磁珠到端子間PCB走線長(zhǎng)度距離大于62.5px，則應(yīng)在*靠近接口處增加Y電容或高壓電容進(jìn)行濾波，Y電容要滿足耐壓要求；如果采用屏蔽電纜，屏蔽層要接PGND；需要接出到端子的通訊地需要經(jīng)過濾波。

3 USB接口設(shè)計(jì)

USB接口標(biāo)準(zhǔn)電路如下：


體設(shè)計(jì)中，共模電感一般用磁珠代替；C1、C2共模電容為預(yù)留設(shè)計(jì)，當(dāng)USB口有輻射輸出干擾時(shí)，C1、C2可對(duì)其進(jìn)行抑制。
需要注意的是，因USB數(shù)據(jù)速率高，選用TVS時(shí)必須采用低電容的TVS管，TVS管*少能承受8KV以上的接觸靜電放電。

4 S_VIDEO接口設(shè)計(jì)

S_VIDEO接口標(biāo)準(zhǔn)電路如下：


珠電容可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。

5 以太網(wǎng)接口設(shè)計(jì)

以太網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)電路如下：


當(dāng)網(wǎng)口變壓器共模抑制比較差或需要通過的標(biāo)準(zhǔn)比較嚴(yán)酷時(shí)，需要增加L1、L2共模電感；C9、C10、C11、C12為預(yù)設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)際的情況增加，一般不需要增加；C2、C3為與設(shè)計(jì)，根據(jù)是實(shí)際的情況增加或調(diào)整。

C.時(shí)鐘晶體電路

時(shí)鐘晶體電路一般有兩種：無(wú)源晶體電路和有源震蕩器電路。時(shí)鐘晶體電路一般是輻射發(fā)射的干擾源。

1 無(wú)源晶體

無(wú)源晶體標(biāo)準(zhǔn)電路如下：


實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，R3電阻和C3電容為預(yù)留設(shè)計(jì)。R3電阻可幫助啟震；C3電容可改善震蕩信號(hào)質(zhì)量。

2 有源震蕩器

標(biāo)準(zhǔn)電路如下：


實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，C1是預(yù)留設(shè)計(jì)。C1電容可改善震蕩器輸出信號(hào)質(zhì)量。

供電磁珠一般不可缺省，其作用時(shí)防止震蕩器的高頻信號(hào)通過電源污染外部電路。

時(shí)鐘芯片電源管腳采用LC濾波電路或者PI濾波電路；晶體外殼要做接地設(shè)計(jì)；時(shí)鐘信號(hào)分叉時(shí)在分叉后每路都設(shè)置匹配電阻，匹配電阻靠近時(shí)鐘芯片；T型網(wǎng)絡(luò)，或采用末端匹配。