板级EMC培训教材

1、www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究板级EMC滤波元件选择与应用EMC滤波元件简介常用EMC滤波器件介绍EMC滤波元件选择注意事项EMC滤波元件的应用举例目 录 在单板设计中，前期考虑单板的EMI以及EMS设计，正确选择EMC元器件，将有利于以最低的成本获得EMC认证，同时减少产品因屏蔽和滤波所带来的额外的成本、体积和重量。 另外可以提高数字信号的完整性及模拟信号信噪比，提高抗干扰能力，减少后续的整改，能够一次性通过认证，在市场各种干扰环境稳定的应用！EMC滤波元件简介常用EMC滤波器件介绍EMC滤波元件选择注意事项EMC滤波元件的应用举例滤波设计常用元件 EMC滤波设

2、计所常用元件电容：高频滤波电容、穿芯电容电感：差模电感，共模电感磁珠：高频滤波磁珠磁环:多孔珠、各种形状磁环滤波器：馈通滤波器，普通EMI滤波器组合滤波器件滤波设计常用元件 滤波设计所用元件-电容：电容：www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究电容：滤波设计常用元件ZC实际电容理想电容1/2 LC赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究电容：滤波设计常用元件引线长1.6mm的陶瓷电容器电容量谐振频率(MHZ)1 F1.70.1 F0.01F3300 pF1100 pF680 pF330 pF引线存在电感PCB走线存在电感滤波设计常用元件电容上寄生电感PCB贴片电容滤波设

3、计常用元件www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究谐振频率滤波设计常用元件 采用电容滤波设计需要考虑参数：ESRESL耐压值赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究滤波设计常用元件 电感：差模电感ZL实际电感1/2 LC电感的高频特性Z电感fZ电感fZsZLZL低频时高频时Z 电感jwLZ电感jwL/(1/jwc)Zs 电感：差模电感滤波设计常用元件1255008.868谐振频率电感量（uH ）3.4绕在铁粉芯上的电感CLZL理想电感实际电感f1/2 LCwww.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究滤波设计常用元件电感上寄生电容如果使用导体磁芯，则线圈对

4、磁芯的分布电容是主要因素；如果使用非导体磁芯，则线圈之间的分布电容是主要因素。赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究滤波设计常用元件 电感：共模电感滤波设计常用元件 电感：共模电感共模电感中的负载电流产生的磁场相互抵销，因此磁芯不会饱和。滤波设计常用元件 共模电感应用在线路接口电路www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究滤波设计常用元件 共模电感应用在电源接口电路赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究滤波设计常用元件 共模电感指标直流电阻额定电I100MHZ时阻抗值（Z）差模阻抗（对信号有衰减）滤波设计常用元件磁珠磁珠使用时考虑参数：直流电阻DCR额定电I100

5、MHZ时阻抗值（Z）【材料构成】：由含铁、镍、锌等金属的氧化物构成，俗称铁氧体；【高频特性】：高频时可以看成一个阻值随频率变化的电阻；【与电感比较】：分布电容小，所以高频特性好；【常用场合】：线路板上的电源或信号滤波。滤波设计常用元件 EMC原理图设计www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究滤波设计常用元件ZsZL差模使用ZsZL共模使用【材料构成】：由含铁、镍、锌等金属的氧化物构成，俗称铁氧体；【高频特性】：高频时可以看成一个阻值随频率变化的电阻；【优点】：即可进行差模滤波又可进行共模滤波（根据夹入的电缆的方式），可方便用于整改验证。【常用场合】：电源电缆或信号电缆。赛盛

6、技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究磁环EMI吸收磁环/抑制共模干扰时，将电源的两根线（正负）同时穿过一个磁环，有效信号为差模信号，EMI吸收磁环对其没有任何影响，而对于共模信号则会表现出较大的电感量。磁环的使用中还有一个较好的方法是让穿过的磁环的导线反复绕几下，以增加电感量。可以根据它对电磁干扰的抑制原理，合理使用它的抑制作用 .滤波设计常用元件滤波设计常用元件不同的铁氧体抑制元件，有不同的最佳抑制频率范围。通常磁导率越高，抑制的频率就越低。此外，铁氧体的体积越大，抑制效果越好。在体积一定时，长而细的形状比短而粗的抑制效果好，内径越小抑制效果也越好。但在有直流或交流偏流的情况下，还存在铁

7、氧体饱和的问题，抑制元件横截面越大，越不易饱和，可承受的偏流越大。滤波设计常用元件在低频段，铁氧体抗干扰磁心呈现出非常低的感性阻抗值，不影响数据线或信号线上有用信号的传输。而在高频段，从10MHz左右开始，阻抗增大，其感抗分量仍保持很小，电阻性分量却迅速增加，当有高频能量穿过磁性材料时，电阻性分量就会把这些能量转化为热能耗散掉。这样就构成一个低通滤波器，使高频噪音信号有大的衰减，而对低频有用信号的阻抗可以忽略，不影响电路的正常工作。www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究磁环参数滤波设计常用元件赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究磁环参数滤波设计常用元件磁环应用滤波

8、设计常用元件多孔珠滤波设计常用元件www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究多孔珠滤波设计常用元件赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究多孔珠滤波设计常用元件多孔珠滤波设计常用元件滤波设计常用元件三端电容普通电容：存在等效电感，影响高频滤波效果；三端电容：分布电感隔离输入输出信号，可以将滤波带宽延伸至50M以下和200M以上，注意接地端尽可能短粗，以减小接地阻抗。www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究1 干净地2 与机箱或其它较大的金属件射频搭接滤波设计常用元件三端电容的正确使用接地点要求：赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究滤波设计常用元

9、件三端电容(贴片）滤波设计常用元件三端电容(贴片）滤波设计常用元件三端电容(贴片）www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究滤波设计常用元件三端电容(贴片）赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究滤波设计常用元件三端电容(贴片）滤波设计常用元件三端电容(贴片）组合EMC器件滤波设计常用元件www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究滤波设计常用元件内部由差模电感、共模电感、差模电容、三端电容配合组成！赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究内部插损滤波设计常用元件滤波设计常用元件馈通滤波器（包含穿芯电容）滤波设计常用元件 滤波设计所用元件（馈通滤波器）

10、插入损耗普通电容理想电容馈通滤波器频率1GHzwww.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究滤波设计常用元件 馈通滤波器的安装金属板隔离输入输出端一周接地电感很小赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究滤波设计常用元件 滤波连接器滤波设计常用元件 滤波连接器内部电路滤波设计常用元件 滤波连接器内部电路www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究滤波设计常用元件赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究目 录 普通EMI滤波器EMC滤波元件简介常用EMC滤波器件介绍EMC滤波元件选择注意事项EMC滤波元件的应用举例选择注意事项滤波器件方面电感、磁珠、共模电感等

11、串在电路元件注意考虑器件额定工作电流，加在信号线上需要考虑不要影响信号波形质量选择注意事项滤波器件方面电容等并在线路上器件注意考虑器件得耐压要求，特别是电源电路加在信号线上需要考虑不要影响信号波形质量www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究目 录EMC滤波元件简介常用EMC滤波器件介绍EMC滤波元件选择注意事项EMC滤波元件的应用举例赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究器件整改应用利用器件特性解决传导发射问题产品原始状况某公司摄像头产品进行FCC认证，EMC测试时传导发射超标。电源输入是直流24V，设备没有接地线。原始测试数据200KHz到6MHz都超标很多www.

12、ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究原因分析分析：1、低频两百多KHZ以及16 MHZ频段超标；说明差模滤波与共模滤波有问题；2、结合电源接口电路分析发现，接口根本就没有做滤波设计；赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究定位测试过程原始状态对比实验室差异定位测试过程改进措施1测试2.2mH+100uH(差模电感）21mH+1uF定位测试过程改进措施2测试2.2mH+100uH(差模电感） 2 1mH+1uF3.3ufwww.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究定位测试过程改进措施3测试2.2mH+100uH(差模电感） 2+1uF3.3uf赛盛技术 你身边

13、的技术专家版权所有 侵权必究定位测试过程改进措施4测试100uH(差模电感）2 3.3uf定位测试过程改进措施5测试1mH+3.3uF定位测试过程23.3uF改进措施6测试1mH+100uH(差模电感）www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究最终改进方案差模、共模措施需要到位！赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究案例总结案例总结电源接口设计需要进行差模共模滤波；测试超标时需要根据相应的频段进行有针对性的改进；改进EMC问题需要了解器件的特性，以及如何应用；谢谢各位Thank you！www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究赛盛技术 你身边的技术专

14、家版权所有 侵权必究深圳市赛盛技术有限公司板级瞬态抑制器件选择与应用目 录瞬态抑制器件简介常用抗干扰瞬态抑制器件介绍瞬态抑制器件选择注意事项瞬态抑制器件应用举例瞬态抑制器件简介瞬态抑制器件的类型和结构按不同的用途有所不同，但它至少应包含一个非线性电压限制元件。气体放电管(GDT).压敏电阻(MOV).半导体放电管(TSS).瞬态电压抑制器(TVS)等是电压限制元器件。它们的工作原理相似,但是它们之间的通流量.动作速度.极间电容.嵌位电压.残压等有很大的差别。www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究目 录瞬态抑制器件简介常用抗干扰瞬态抑制器件介绍瞬态抑制器件选择注意事项瞬态抑

15、制器件应用举例赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究PTCPTC是高分子聚合物材料制造的”电流限制”固态元件,在正常温度下呈现欧姆特性,当超过特定的温度以后电阻值会随着温度上升而呈现剧烈的变化,依据P=IV.元件会发热,这样的加热造成”高分子结构”,由”结晶相”转变成”分晶相”结构,使阻增加几个至十几个数量级,此时电路中的电压几乎都加在PTC两端,因此可以起到保护其它元件和电路的作用,当人为切断电路故障后,PTC会恢复到原来的状态,PTC无需更换而继续使用。PTCPTCwww.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究PTC赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究ZnO压敏

16、电阻ZnO压敏电阻是一种伏安特性呈非线性的电压敏感元件,在正常电压下相当于一个小电容,当电路出现过电压时,它的內阻急剧下降并迅速导通,其工作电流增大几个数量级通过串接在电路的”电阻压降”而维持原电压, 压敏电阻与电路是并联使用,从而保护电路不受过电压的影响而损坏。氧化锌晶粒的电阻率很低,而晶界层的电阻率确很高,相接触的两个晶粒之间形成一个势垒,这就是压敏电阻单元,每个单元的击穿电压大约为3.5V,将许多单元加以串联和并联就构成了压敏电阻,压敏电阻在工作时每个压敏电阻单元都承受浪涌能量,基片的横截面积越大其通流量也越大,氧化锌压敏电阻是一种嵌位型的防护元件,分为单片型.组合型和模块型等结构。14

17、D系列压敏电阻产品尺寸(mm)ZnO压敏电阻ZnO压敏电阻1).压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌电压能量但不能承受mA级以上的持续电流；2). 压敏电阻的极间电容较大，高频应用的场合不宜使用；3).压敏电阻的漏电流较大，会随工作时间的延长和承受浪涌冲击的次数增加而不断变大；4).压敏电阻的残余电压是其动作电压的2.53.5倍;5).压敏电阻的安全问题:在以往的应用中,跨接在交流电源线上的压敏电阻出现过起火燃烧的问题,”欧共体”发布文件禁止使用,起火燃烧的现象是由于老化失效和瞬态浪涌电压破坏的结果。www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究ZnO压敏电阻叠层片式ZnO压敏电阻(简称

18、MLV)在MLV的内部ZnO陶瓷层与金属内电极层呈交替叠加结构,相邻两内电极层与所夹的陶瓷层组成一个单层”压敏电阻”,这些单层的压敏电阻又通过外电极并联在一起,从而大大提高了有效电极的面积使瞬态过电压产生的热量能散发在外电极,从而保证了能量耐受能力,MLV体积很小一般用于ESD防护。赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究瞬态抑制二极管瞬态抑制二极管的特点是作用时间短.电压幅度高.瞬态能量大,瞬态电压叠加在电路的工作电压上会造成电路的”过电压”而损坏。TVS是半导体硅材料制造的特殊二极管,它与电路并联使用,电路正常时TVS处于关断状态呈现高阻抗,当有浪涌冲击电压时能以nS量级的速度从高阻抗

19、转变为低阻抗吸收浪涌功率,使浪涌电压通过其自身到地,从而保护电路不受侵害。瞬态抑制二极管使用注意事项：要根据传输信号的速率按”极间电容”和”工作频率”的对应关系来选择使用;瞬态抑制二极管使用注意事项：要根据传输信号的速率按”极间电容”和”工作频率”的对应关系来选择使用;www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究瞬态抑制二极管赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究半导体放电管将两个”晶体闸流管”的首尾反向并联便构成”半导体放电管”,半导体放电管与电路并联,它有一个转折电压Vbo,当浪涌电压小于”转折电压”时,它处于”关断状态”阻抗很大,当浪涌电压大于”转折电压”时它会产生

20、”负阻效应”,瞬间从高阻抗进入低阻抗,将”浪涌电流”通过其自身到地,从而保护电路不受损害,它的通流量很大,当”导通电流”小于”保持电流”后又恢复到常态,半导体放电管工作在”关断”或”导通”两个状态就像一个自动切换的开关。半导体放电管半导体放电管的使用要根据”浪涌冲击”的功率来选择,然后选择”转折电压”。1).要根据传输信号的速率按”极间电容”和”工作频率”的对应关系来选择使用;2).由于有”自动转换开关”的特性,不宜在交流电的场合使用,以免造成电源短路;3).半导体放电管的封装分为”轴向”和”贴片式”,贴片式的引线电感很小,焊接面积较大。半导体放电管www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版

21、权所有 侵权必究气体放电管“气体放电管”是由封装在玻璃管或陶瓷管的一对电极构成,其电气性能基本上取决于气体的种类.气体的压力以及电极的距离,当有“浪涌冲击电压”时电极间产生电弧.电离气体,产生“负阻特性”,放电的路径是由“高阻抗”转向“低阻抗”。气体放电管在正常工作条件下不工作,呈现”高阻抗”,在有较强的浪涌冲击时,高压脉冲耦合到电极上,当脉冲电平超过“动态电压门限”时GDT变为“低阻抗”进入“导通状态”将能量释放到”地”达到保护的目的。赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究气体放电管要根据电路的”浪涌冲击脉冲电压”及”脉冲通流量”来选择“气体放电管”。1).由于GDT对雷电的响应是以1

22、KV/us的速度而上升的,对于”瞬态浪涌”来讲”响应速度”较慢,残余电压较高,为可靠起见需要采用二级浪涌防护电路;(在一级和二级电路之间要施加器件进行”退耦”);2).在交流电源线路上使用必须考虑避免电源短路的问题;3).GDT的有效寿命较短,为保证可靠性要定期更换。气体放电管气体放电管www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究各种器件的性能比较赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究各种器件的性能比较器件类别(GDT)气体放电管(TSS)半导体放电管(MOV)压敏电阻(TVS)瞬态电压抑保护方式工作原理响应时间极间电容最大瞬态通流量负阻气体电离导电大于1S小于3pf10

23、00KA负阻可控硅结构小于1ns小于20pf1000A嵌位氧化锌晶粒结构ns数量级几百pf4000A重复使用残压可以较高可以很低可以高目 录瞬态抑制器件简介常用抗干扰瞬态抑制器件介绍瞬态抑制器件选择注意事项瞬态抑制器件应用举例选择注意事项防护器件方面额定工作电压：设计时允许长期加在防护电路上，并使保护器件不导通的电压；标称导通电压：在施加恒定1mA直流电流情况下，保护器件的启动电压；标称放电电流：防护电路额定转移过电流的能力，以KA为单位，与测试波形的形式有关；冲击通流容量：防护电路所能承受过电流而不导致损坏的最大电流；响应时间：防护电路对瞬态过电压所控制作用所需要的时间；残压（限制电压）：防

24、护电路对瞬态过电压的电压限制能力，是保护器件端子间呈现的电压，在末级保护里，残压必须低于被保护器件的耐受水平；www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究选择注意事项被防护接口指标接口速率:被保护接口电路的运行速率，需要考虑极间电容影响信号接口速率；工作电压:被保护接口电路的运行时电压；电路形式:差分形式还是非差分形式，是否有隔离变压器；信号接口驱动电流:对于使用半导体放电管需要考虑；赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究选择注意事项选择注意事项接口速率www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究接口电平赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究接口耐受

25、电流接口耐受电流t退耦器例如：电阻电感电容滤波器粗略保护器例如：火花隙气体放电管，压敏电阻适用于:防雷等电位连接精细保护器例如：抑制二极管齐纳二极管适用于:设备防过压防护器件的配合www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究SPD 2-MOV(限压型)U基准电压 (1mA) = 430VW最大能量 (t=2ms) = 550J退耦电感15HSPD 1-SG(电压开关型)动作电压 3.5kViimp防护器件的配合赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究在MOV将承受最大的能量Emax之前,MOV的残压URES和冲击电感的电压降LDEdi/dt 的总和必须超过火花间隙的动作电压

26、UOV dyn.防护器件的配合L1L2L3NPEL1L2L3NPEl 1mII类(过压保护器)I 类和 II类SPD之间的退藕防护模块的配合l 15m目 录瞬态抑制器件简介常用抗干扰瞬态抑制器件介绍瞬态抑制器件选择注意事项瞬态抑制器件应用举例气体 放电管www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究接口电路抗干扰设计室内接口受大电流冲击的可能性较小，使用TVS进行防护即可。 如果单板上的电路和大地之间没有任何连接关系，则电路只需进行差模防护即可； 如果单板上的电路和大地之间有连接关系，则需要进行共模防护设计。TVSRIt单板电路和大地有连接关系RRTVS赛盛技术 你身边的技术专家

27、版权所有 侵权必究接口电路抗干扰设计室外接口受大电流冲击的可能性较大，需要使用气体放电管或者压敏电阻等大泄放电流防护器件。 如果单板上的电路和大地之间没有任何连接关系，则电路只需进行差模防护即可； 如果单板上的电路和大地之间有连接关系，则需要进行共模防护设计。TVSTVSItRRR电源电路抗干扰设计谢谢各位Thank you！使用压敏电阻与气体放电管进行电源输入侧的共模和差模防护设计。www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究深圳市赛盛技术有限公司板级原理图EMC设计基础目录板级滤波设计重要性板级滤波设计要点板级滤波设计电路架构滤波

28、设计重要性随着现代科学技术的飞速发展，电子，电力电子，电气设备应用越来越广泛，它们在运行中产生的高密度，宽频谱的电磁信号充满整个空间，形成复杂的电磁环境。复杂的电磁环境要求电子设备及电源具有更高的电磁兼容性，于是抑制电磁干扰的技术也越来越受重视。接地、屏蔽和滤波是抑制电磁干扰的三大措施，滤波是解决EMC问题的三大关键手段（滤波、屏蔽、接地）之一。www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究滤波的作用信号滤波器电源滤波器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。赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究滤波的作用满足传导标准要求的测试限值。干扰源及设备辐

29、射发射要求滤波的作用信号线滤波器滤波设计重要性在需要通过电磁兼容认证的产品中，都会用到滤波电路来解决问题。一般都会用到信号滤波电路，电源滤波电路。否则产品很难满足电磁兼容EMC要求。满足抗扰度www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究目录板级滤波设计重要性板级滤波设计要点板级滤波设计电路架构赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究干扰不消，滤波不止！滤波设计关注点单板需要考虑那些部分需要滤波？强干扰源头：晶体、晶振、时钟走线，继电器敏感电路：模拟电路以及模拟电路电源系统的输入输出接口：电源接口，对外通讯传输接口开关电源的输入输出接口、接口电路内部电缆连接接口：电源或信号接

30、口单板高速数字走线滤波设计关注点单板考虑EMC滤波设计原则 设备输入输出电源：220V，-48V，+12V， 数字电路电源：3.3V,5V,2.5V,1.8V等 模拟电路电源； 接口电路：网口，串口，USB接口、语音接口，键盘鼠标接口，LCD信号接口，显示器接口， 内部单板之间互连接口 高速数字走线：时钟与地址线；滤波设计关注点单板具体需要考虑EMC滤波设计点：www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究目录板级滤波设计重要性板级滤波设计要点板级滤波设计电路架构赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究滤波电路衡量指标滤波电路指标插入损耗：插入损耗是衡量滤波电路滤波效果的指标

31、，通常以分贝数或频率特性曲线来表示。它是指滤波电路接入电路前后，电源传给负载的功率比或端口电压比。IL=10Ig Po/P2 (dB) 或 IL=20Ig V0/V2 (dB)其中 Po、P2、 Vo、V2分别表示滤波电路接入前后负载端的功率和电压。测量一般在50/50系统下进行。滤波电路衡量指标插入损耗：设计时要求滤波器的插入损耗越大越好，整改时可以根据超标频率选择合适滤波器；滤波电路种类衰减衰减衰减衰减低通带通带阻频率频率在EMC技术中使用最广泛的滤波器为低通滤波器。频率频率www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究简单低通滤波器的类型高阻抗ZsZLC型滤波电路高阻抗Zs

32、ZLr型滤波电路低阻抗高阻抗ZsZL反r型滤波电路高阻抗低阻抗低阻抗低阻抗ZsZL单L型滤波电路高阻抗高阻抗ZsZL型滤波电路低阻抗低阻抗ZsZLT型滤波电路赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究谢谢各位Thank you！www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究深圳市赛盛技术有限公司板级典型电路的EMC设计目录时钟电路EMC设计电源电路EMC设计接口电路EMC设计其他电路EMC设计典型接口电路EMC设计举例典型单板原理图EMC设计举例时钟信号沿的设计时钟通常是干扰的源头另外像开关电源的PWM信号，总线的地址数据线等也是疑似

33、周期干扰信号，通常导致较大干扰！www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究时钟信号沿的设计 在满足产品功能要求的情况下，沿尽可能缓； 如右图所示，使沿变缓的方法是增大电阻R和电容C的值； 电容C的实现可以采用在PCB设计时预留焊盘或通过信号线的对地分布电容来控制。赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究时钟输出匹配设计通用的输出匹配方法：一般器件的输出阻抗为十几个欧姆，而PCB板上的走线阻抗Z0范围为5090欧姆，导致非常严重的失配，一般采用串联一个电阻的方式进行匹配，电阻的选择可以在2251欧姆之间。时钟输出匹配设计通用的输出匹配方法：一般器件的输出阻抗为十几个欧姆，而

34、PCB板上的走线阻抗Z0范围为5090欧姆，导致非常严重的失配，一般采用串联一个电阻的方式进行匹配，电阻的选择可以在2251欧姆之间。滤波设计常用典型电路CPU输出或其他输出时钟的芯片www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究总线信号沿的设计 对于可编程的总线输出芯片，建议使用软件控制其沿的陡度； 对于不可编程的芯片，采用的方法同时钟源，但给每根总线都并电容的可能性不大，因为每根总线对地都有分布电容，所以增大右图中的R同样可以减缓信号上升沿。总线源OutputR RC赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究总线信号输出匹配设计匹配电阻的选择：22欧姆51欧姆。总线源IC阻

35、排总线源IC开关电源干扰抑制设计设计原则 降低源辐射强度，即减小di/dt； 切断干扰耦合途径或减小辐射环路面积。开关电源干扰抑制设计如何减小di/dt 控制触发波形的上升沿可以减小电源电路的di/dt，采用的方法有：在下图中的位置串电阻或磁珠，抑或对地并一个电容，增大PWM输出波形的沿时间。R/ FBPWMC RCwww.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究开关电源干扰抑制设计如何减小di/dtRC赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究LNPE125开关电源干扰抑制设计如何切断耦合途径和控制辐射回路开关电源干扰有几个途径，见图中的1、2、3、4、5。对于1和2：在PCB

36、 layout时控制回路面积。对于3采用电源输入端滤波的方法切断耦合途径；对于4采用电源输出端滤波的方法处理，对于5采用地线上串电感或Core。43VoutGNDVoutGND开关电源干扰抑制设计电源输出端的滤波设计开关电源干扰抑制设计地线噪声电流的抑制www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究开关电源干扰抑制设计赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究目录减小回路面积，抑制差模辐射时钟电路EMC设计电源电路EMC设计接口电路EMC设计其他电路EMC设计典型接口电路EMC设计举例典型单板原理图EMC设计举例VccGNDOutputNCin时钟输出或驱动器件的电源去耦设计i

37、n会导致二次辐射ICin会干扰其他 in与时钟电路共电源的器件OutputNCVccinGNDIC磁珠滤波设计常用典型电路晶振电源滤波电路输入10UF输出0.001UF高频磁珠10UF0.1UF时钟器件的电源去耦方式一般为：磁珠10uF电容高频电容；高频电容的选择：根据时钟频率选择电容的容值，选择范围为：100pF0.1uF，典型值为1000pF。www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究滤波设计常用典型电路高速时钟驱动器滤波电路：输入输出10UF10UF0.1UF0.001UF高频磁珠高频电容一个电源管脚一个赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究关键数字IC的电源去耦

38、设计无去耦设计的危害VccGNDInputOutputGNDVnoiseICVdcVinVin Vdc Vnoise关键数字IC的电源去耦设计危害的解决方法VccGNDInputOutputGNDLoadV dcV in V dc V noiseV inICVnoise低频充电回路主要根据单板时钟频率确定，通常情况下现在单板主要是高频，因此需要增加高频小电容滤波，通常情况下选取1000PF电容。如果单板频率较高，则需要增加容值较小电容，如100pf等，如果单板频率很低或是模拟电路，滤波电容可以适当增大，如0.1uF等。关键数字IC的电源去耦设计通常情况下，电容肯定需要大、小容值配合使用，大电容

39、主要是储能使用，小电容主要是是高频滤波，具体容值大小www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究关键数字IC的电源去耦设计赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究关键数字IC的电源去耦设计储能电容与高频电容配合使用滤波 采用磁珠低频电容高频电容的组合方式，其中：磁珠选择的原则DC阻值越小越好，百兆电阻越大越好；低频电容的一般取值为10uF；高频电容的取值一般为100pF0.01uF，典型值为1000pF。关键ICFB关键数字IC的电源去耦设计PLL电源需要隔离设计模拟芯片电源去耦设计注意模拟电路电源需要滤波，主要隔离数字电源对模拟电路的干扰，主要电路形式如下：www.ses

40、-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究功率驱动电路电源去耦设计像电机、风扇、马达等功率驱动电路主要是低频干扰，因此主要是进行低频干扰抑制，通常采取电感加电容的方式！电感一般取100uH左右。赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究 滤波目的是避免电源上的各类噪声干扰单板工作，同时又可降低单板上各类数字模拟噪声沿电源线向外传导或辐射。单板输入电源的滤波设计单板电源输入口的干扰IC1inoiseinoiseIC1inoiseinoise单板输入电源的滤波设计滤波电路的设计 单板上有保护地时，滤波电路如右上图； 单板上无保护地时滤波电路如右下图； 电容的取值建议，低频电容10uF47uF

41、，高频电容100pF0.1uF，典型值为1000pF； 共模扼流圈：0.10.5mH。VccGNDPGNDVccGND对于设备内部电源接口一般采用PI型滤波，电感一般选用几十uH,电容一般选用uF级与pF级别，也就电容与高频电容配合使用。滤波设计常用典型电路www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究滤波设计常用典型电路交流电源接口滤波电路赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究滤波设计常用典型电路交流电源接口滤波电路直流电源接口防护电路目录时钟电路EMC设计电源电路EMC设计接口电路EMC设计其他电路EMC设计典型接口电路EMC设计举例典型单板原理图EMC设计举例直流电源

42、口的防护电路设计示意www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究接口电路干扰抑制设计接口电路因其接有外出电缆，使得其共模辐射很大，常常导致EMI超标！VPVGiGiPiC iPiG赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究接口电路干扰抑制设计首先需要考虑屏蔽层接地设计减小前页中的VP和VG一般信号滤波思路接口电路通常对外干扰一般信号滤波思路外部干扰通常也会通过接口耦合进入单板内部www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究一般信号滤波思路内部干扰滤波思路赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究一般信号滤波思路外部干扰滤波思路一般信号滤波思路信号接口内外部干

43、扰滤波思路滤波设计常用典型电路一般信号滤波电路：R可以有效的减小干扰电流的幅度，C可以将干扰迅速的泄放至大地中，避免对外干扰。外部电容必须接低阻抗且无任何噪声的“干净地”，如果该接口传输高频信号，R和C都会对信号的质量有影响。www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究滤波设计常用典型电路一般信号滤波电路：R可以换成磁珠，C可以换成三端电容或者馈通电容。赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究滤波设计常用典型电路差分信号滤波电路共模扼流圈不会影响信号线的信号质量，比单独串电阻或磁珠要好，但是要注意上图中电容的容值对信号质量的影响。接口电路抗干扰设计 内部互连接口处理内部接口

44、信号定义主要考虑电源的回流以及信号的回流，即电源管脚邻近有地管脚，高速信号邻近有地针管脚，另外注意高速信号以及敏感信号不要相邻，以免发生串扰。如果连接器有差分线对管脚定义，需要在差分线对之间增加地针管脚防止串扰，同时必须减小信号线和信号回流线所形成的回路面积 。连接器管脚定义如下图。POWER1GNDPOWER2GNDS1www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究目录时钟电路EMC设计电源电路EMC设计接口电路EMC设计其他电路EMC设计典型接口电路EMC设计举例典型单板原理图EMC设计举例赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究看门狗电路抗干扰设计对于干扰脉冲的抑制可以

45、采用双向瞬态抑制二极管(TVS），如PSOT05C等，也可以采用高频滤波电容，典型值为560pF。面板复位电路抗干扰设计复位芯片RRSVccGNDGND复位芯片RRVccGNDGNDS面板复位按钮是静电非常敏感的电路，可以采用右图两种方法处理。其中可以选择电容（典型值为560pF)，或双向TVS管，另外尽可能增加限流电阻。面板指示灯抗干扰设计面板指示灯需要设计防静电电容和限流电阻进行防静电设计，电容的典型值为560pF，电阻取值依赖于LED点灯所需的驱动电流一般为几十至几百欧姆。电容可以用双向TVS管代替。LEDVCCESDPulseRLEDIESDVCCESD Pulsewww.ses-赛盛

46、技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究面板拨码开关电路抗干扰设计ICR拨码开关赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究目录时钟电路EMC设计电源电路EMC设计接口电路EMC设计其他电路EMC设计典型接口电路EMC设计举例典型单板原理图EMC设计举例采用电容或TVS管限流电阻的方式进行静电干扰抑制。电容的典型值为560pF。滤波设计常用典型电路串口防护滤波电路滤波设计常用典型电路485接口滤波防护电路www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究滤波设计常用典型电路USB接口滤波防护电路赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究以太网滤波设计电路常见防雷电路目录Moderm

47、接口防雷滤波电路时钟电路EMC设计电源电路EMC设计接口电路EMC设计其他电路EMC设计典型接口电路EMC设计举例典型单板原理图EMC设计举例www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究谢谢各位Thank you！www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究深圳市赛盛技术有限公司板级PCB电磁兼容设计基础目录PCB设计技术基础PCB辐射场强模型镜像层与回流设计PCB分层设计原则PCB分层设计分析PCB设计的意义解决电子设备的辐射骚扰有多种办法，如通过结构屏蔽措施解决，但这个成本高，而且前期不容易确定。单板是整个EMI的

48、源头，从源头解决EMI问题是最好的解决办法，而PCB设计直接关系到电子产品的电磁兼容性。如果在PCB设计时就对EMC/EMI给以重视，就会减少后续出现EMC问题的概率，大大缩短产品的研发周期，加快产品上市时间，降低产品的成本，从而为公司带来更好的效益 。www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究基础知识差模电流和共模电流根据麦克斯韦（MAXWELL）方程可以得出：静态电荷产生静电场，恒定电流产生磁场，时变电流即产生电场又产生磁场。关于辐射的一个重要基本观念是“电流导致辐射，而非电压”。在任何电路中都存在共模电流和差模电流，他们都决定了传播的RF能量大小。从工程角度讲：差分模式

49、信号携带数据或有用信号（信息）。共模模式是差分模式的负面效果。赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究基础知识共模电流大小相等，方向（相位）相同。设备对外的干扰多以共模为主，差模干扰也存在，但是共模干扰强度常常比差模强度的大几个数量级。外来的干扰也多以共模干扰为主，共模干扰本身一般不会对设备产生危害，但是如果共模干扰转变为差模干扰，干扰就严重了，因为有用信号都是差模干扰。负载驱动电压I1I2I3由于走线的分布电容、电感，信号走线阻抗不连续，以及信号回流路径流过了意料之外的通路等，差模电流会转换成共模电流。负载噪声源基础知识差模电流大小相等，方向（相位）相反。I1驱动电压I2右手法则差模电流

50、的磁场主要集中在差模电流构成的回路面积之内，而回路面积之外的磁力线会相互抵消；而共模电流的磁场，在回路面积之外，共模电流产生的磁场方向相同，磁场强度反而加强。基础知识共模电流和差模电流的磁场分布www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究目录PCB设计技术基础PCB辐射场强模型镜像层与回流设计PCB分层设计原则PCB分层设计分析赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究基础知识差模辐射和共模辐射在单板上的模型分析共模发射和差模发射对抑制骚扰电平是重要的，通常把线地的发射定义为共模发射,由下图可知，若减小共模发射，应减小线的长度.基础知识差模辐射和共模辐射在单板上的模型场强与回

51、路面积成正比。为减少差模发射电平，除减少源电流外，应该减小环电路的面积。基础知识差模辐射和共模辐射场强计算公式-16 2差模辐射场强：E=2.63 x 10 ( xAx Is) x (1/r) (V/m)其中，I为差模电流强度；A为差模电流环路面积；为差模电流频率；r为测试点距离差模环路的距离。共模辐射场强： E=1.26 x I x Lx /r (V/m)其中，I为共模电流强度；L为共模电流路径长度；f为共模电流频率；r为测试点距离共模路径的距离。www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究基础知识差模辐射与共模辐射场强比较较小的共模电流能够产生强度很高的辐射,很多因素都能够

52、导致共模电流,很小的共模电流能和很大的差分电流产品大小相等的RF能量,这是因为共模电流不能在RF返回路径中进行磁力线的抵消.举例:一个20mA的差模电流, 在30MHz时,将在3m远的地方产生一个强度为100uV/m的辐射电场;一个8uA的共模电流,将在3m远的地方产生一个强度为100uV/m的辐射电场;赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究基础知识差模辐射和共模辐射在单板上的模型差模辐射驱动电压负载差模电流基础知识通过对单板辐射模型的了解，我们可以初步得出解决PCB设计中EMI的关键减少设计单板中差模信号回路面积；减少设计单板中共模信号的回路路径；加大共模阻抗，减小高频噪声电流（滤波、

53、隔离及匹配等措施）；增大干扰源与对敏感电路之间的距离。PCB设计关键目录PCB设计技术基础PCB辐射场强模型镜像层与回流设计PCB分层设计原则PCB分层设计分析www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究分层设计原则单板镜像层镜像层是PCB内部临近信号层的一层敷铜平面(电源层、接地层)。主要有以下作用：降低回流噪声：镜像层可以为信号回流提供低阻抗路径，尤其在电源分布系统中有大电流流动时，镜像层的作用更加明显。降低EMI: 镜像层的存在减少了信号和回流形成的闭合环的面积，降低了EMI。降低串扰：有助于控制高速数字电路中信号走线之间的串扰问题。改变信号线距镜像层的高度，就可以控制信

54、号线间串扰，高度越小，串绕越小。其他就是阻抗控制，防止信号反射。赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究分层设计原则信号回流高速信号回流是走阻抗最小的回路，而不是最短路径！分层设计原则镜像层作用电源、地平面通过铺平面可以降低特性阻抗，当然由于电源平面的完整性以及面积等因素，电源平面的阻抗比地平面阻抗高为降低电源平面对地的阻抗，需要将PCB的主电源平面与其对应的地平面相邻排布并且尽量靠近，利用两者的耦合电容，降低电源平面的阻抗电源与地平面构成的平面电容与PCB上的退耦电容一起构成电源对地的阻抗回路，类似平板电容，但它有效滤波频段比普通电容要宽得多，因此高频滤波效果更好分层设计原则镜像层的选择

55、电源、地平面都能用作参考平面，且对内部走线有一定的屏蔽作用相对而言，电源平面具有较高特性阻抗，与参考电平存在较大的电位势差，同时电源平面上的高频干扰相对比较大从屏蔽的角度，地平面一般均作了接地处理，并作为基准电平参考点，其屏蔽效果远远优于电源平面选择参考平面时，应优选地平面，次选电源平面www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究目录PCB设计技术基础PCB辐射场强模型镜像层与回流设计PCB分层设计原则PCB分层设计分析赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究分层设计原则在PCB的EMC设计考虑中，首先涉及的便是层的设置；单板的层数由电源、地的层数和信号层数组成；电源层、地

56、层、信号层的相对位置以及电源、地平面的分割对单板的EMC指标至关重要。分层设计原则单板的电源、地的种类信号密度板级工作频率、有特殊布线要求的信号数量单板的性能指标要求与成本承受能力单板的层数决定分层设计原则关键信号层要有地平面相邻关键的主电源有一对应地平面相邻回流次要的布线层需要有地或电源层做回流一般情况下：第二层或倒数第二层为完整地平面单板分层原则www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究PCB分层设计单板频率时钟频率超过5MHz，或信号上升时间小于5ns时，一般需要使用多层板设计。采用多层板设计时，信号回路面积能够得到很好的控制。赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必

57、究PCB分层设计关键布线层对于多层板，关键布线层（时钟线、总线、接口信号线、射频线、复位信号线、片选信号线以及各种控制信号线等所在层）应与完整地平面相邻，优选两地平面之间。关键信号线一般都是强辐射或极其敏感的信号线，靠近地平面布线能够使其信号回路面积减小，减小其辐射强度或提高抗干扰能力。信号回流地层关键走线层地层PCB分层设计20H原则多层板中，电源平面应相对于其相邻地平面内缩（建议值5H20H）。电源平面相对于其回流地平面内缩可以有效抑制“边缘辐射”问题。HE20H地层电源层地层HEPCB分层设计表层铺地考虑对于板级工作频率50MHz的单板，若第二层与倒数第二层为布线层、则TOP、BOTTO

58、M层应铺接地铜箔。主要考虑屏蔽与高频信号回流。电源层表层布线层1布线层2底层www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究PCB分层设计电源平面与地平面多层板中，单板主工作电源平面（使用最广泛的电源平面）应与其地平面紧邻。电源平面和地平面相邻，可以有效地减小电源电流的回路面积；另外注意：芯板（GND到POWER）不宜过厚，以降低电源、地平面的分布阻抗；保证电源平面的去藕效果。布线层1地层电源层布线层2地层布线层1布线层2电源层好的回流差的回流赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究PCB分层设计相邻电源平面层相邻平面层应避免其不同属性区域投影平面重叠。投影重叠时，不同属性区域

59、的层与层之间的耦合电容会导致各层之间不同区域的噪声互相耦合。PCB分层设计相邻电源平面层当走线层铺铜时，同样需要注意相邻平面层应避免噪声互相耦合。PCB分层设计同一平面分割同一平面分割，特别注意与其他平面的耦合关系！www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究目录赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究PCB分层设计推荐分层设计PCB设计技术基础PCB辐射场强模型镜像层与回流设计PCB分层设计原则PCB分层设计分析PCB分层设计推荐分层设计举例1此板的信号传输速率为1G,裸板EMC设计能够达到ClassA 限值要求.PCB分层设计推荐分层设计举例2此板信号速率为100M,裸

60、板EMC设计能够达到ClassB 限值要求.www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究谢谢各位Thank you！www.ses-赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究赛盛技术 你身边的技术专家版权所有 侵权必究深圳市赛盛技术有限公司板级PCB电磁兼容布局设计目录PCB布局设计原则关键滤波器件布局设计系统接口电路布局设计关键干扰器件布局设计布局EMI问题整改案例在模块划分的基础上进行关键器件布局.PCB的模块划分及关键器件的布局，对产品的EMC结果有至关重要的影响。因为高速器件、驱动器、电源模块、滤波器件等在PCB上的相对位置和方向都会对电磁场的发射和接收产生巨大影响，