关于电子设备辐射电磁干扰噪声全面优化的解决方案 电磁干扰, 噪声

羞红的夏天

大家早上好，我代表我们公司给大家介绍一下电子设备辐射噪声和优化解决方案，主要是对电子辐射噪声怎么解决的一些方案。主要简单讲一些概述，一个是这个辐射干扰造成的分析，因为做噪声解决方案，首先肯定是诊断分析，然后做优化考虑，然后最后做策略，最后给出一个具体的一个案例。是一个具体的一个电子设备的案例，看我们是怎么进行的。那么讲起来辐射噪声，主要是频率高，问题也比较多，各种方方面面的，所以我们主要想，把一个问题能够先把它一个当相当于一个分析，把主要的特征提取出来，后面做噪声的分析，灶神的抑制比较方便，电子兼容的核心并不是说没有解决的方法，而是说首先把问题找出来以后，用什么样的合适的方法来解决。这是一些概念，电磁兼容方面的一些概念不用说了。我们现在主要做辐射的，我简单带过。

我们讲现在在部分我们做辐射EMC噪声的时候，比如说不太高，在1个G以内的，PC板的模式的话，我们比较简单用两个模型，不考虑高频的。主要是共模辐射和差模辐射，共模辐射住是由于非良好接地或接地点地电位反射引起的等效短直天线辐射效应，什么叫差模辐射，就是由于未较好控制大信号环路引起的等效电流环无线辐射的效应。绝大部分做辐射的模型，我们不需要考虑刚才讲的一个很复杂的电磁场的东西，而最终确定你是这种模型还是这个模型，或者是两个混合模型，是什么频段是这个模型，这样做起来就比较容易，把这个问题解决了，做噪声的抑制就好做了。

根据这两个模型，看共模和差模辐射。共模辐射在这个下面，公诉，这个方框是由于系统出来的一个乘号。这个公示是三米电波的暗示，共模辐射主要与什么有关，共模电流和频率，因为共模和差模辐射有区别的，要区别开来，要确定里面是什么原因，分析好了做起来就很好做。我们看这两个原因，第一个共模电流，通过天线的电流引起来了，一个是长度，比如说鼠标的长度，有长度有电流就构成了辐射，当然核心是为零出来的，如果诊断是共模辐射的，就是缩短长度，或者是减小电流。差模辐射做一个诊断，就是做一个电磁场，尽管测的电磁场，大家不是磁场引起来的，结果你去搞电场，造成抑制、改善没有任何作用，意义不大，所以说首先确定这两个模型。其他的频率，与频率有关的，这个没有办法改变的。是工作参数，只能用这个东西不能改变，所以这两个模型告诉我们，辐射不一样，抑制的方法考虑对策不一样，共模是天线的长度，是共模电流，电压降低，电压原来是200个，电压直接测电压，200微伏以后，降低10倍的话，做三米电波测量，肯定相应的降低这么多，所以核心是电流电压，所以这是一个模型，首先要有这个概念。那么这个概念有了以后，下面就比较好做了。由此可见，共模辐射场与信号频率、线缆长度以及共模电流成正比，与测试距离成反比，差模辐射场与信号频率平方、信号电流环路面积以及差模电流成正比，与测试距离成反比。不同的辐射噪声机理对应不同的噪声抑制方法，而且通常由于一些参数如信号工作频率、芯片额定驱动电流等是由电路设计时根据功能需要所选定，一般无法更改。
讲到这里需要插一句本次研讨会是由 电子元件技术网(www.cntronics.com)、我爱方案网(www.52solution.com)以及深圳电子展(www.aidzz.com)举办负责组织的，大家也看到现场来了这么多人，而且都是专业人士，可见组织这样规模的会议不是件简单的事，所以能有机会在这里跟大家交流关于噪声优化心得的机会还得感谢下主办方！好话说回来，根据辐射机理诊断结果所能够采取的方法主要包括，通过减少辐射线缆长度、增加共模扼流圈，改善接地以降低接地点反射电位等措施减弱共模辐射场，或者通过减小信号电流环路面积等减弱差模辐射场，显然，能否快速有效进行噪声机理诊断对于辐射干扰抑制至关重要。这个是具体诊断的方法，那么在诊断之前，我们要看一下，如果具体诊断了，刚才讲的一个共模辐射，一个差模辐射，给的模型是有的，是原场的公示，没有办法到底是什么辐射，就是辐射到底是哪一个原因的，因此根据这个原因，首先把这个辐射场，可以分为远场近场。我们给人家解决这个时候，主要找近场在哪里，20厘米、30厘米的一个距离的诊断，根据波阻抗来判断，什么叫波阻抗就是辐射电场E与辐射磁场H的比值。

在近场里面，我们做诊断的话，我要想知道什么原因，必须知道机理做处理，怎么样，我就要区分电场辐射，因为我必须进行近场的测量，通过波阻的来判断，知道这个以后，才能做解决，我不是光看过或者不过，所以基于这个原因，我们进行波阻抗，简单来讲，这个就是完整的公式，右边是差模辐射，在近场看很小的，所以看第三项，我们发现，电偶极子共模辐射场中的公式，这个是磁偶极子差模辐射场中的公式，什么意思，就是在近场0.01这个米的情况下，电场肯定比磁场大，为什么，电场是2的三次方，就是电场分量为主，是指近场的变化，还有1/2。也就是说对环路磁场的话，越近波阻越近。这就是我的核心，判断的地方，我知道波阻的特性，或者简单来讲，我只有磁场探头，没有问题。根据公式来判断，能够具体的判断出来，通过几个点，这个辐射到底是什么辐射，否则告诉说300M，是超标点，但是如果近场一看，到底是什么辐射，我如果确定好了，那你后面去做造成抑制就方便做了。解决方案是这样，就是解决这个东西。而2012最新的第十三届电路保护与电磁兼容研讨会正在火热筹备中，现在在线抢注，可以免费获得价值300元的研讨会入场卷。在线抢注名额地址：http://www.cntronics.com/public/seminar/
下面是控制策略。就是要控制面积，是差模辐射。一般控制电流，控制电流是可以，但是控制电流要加电压加滤波比较复杂，这个主要是面积，比如说你的信号的环路面积，原来是10个平方厘米，现在变成5个平方厘米，一算就可以降低十个。共模辐射是这个意思，比如说有一个简单的电路，通过这个出来的电路，在板上能够平行，一种是上下的排电，那么怎么控制，上下排列的反射点最小，因为共模是什么，共模刚才讲的，一个是减少面积，一个接地点的电位，为什么上下排电比两边好，因为这个点的辐射共模辐射，是因为接地点的电位，比如说在五百兆的时候有600V的电压，那么这个电压是怎么引起的，在这点回到第一点的时候，由于上面的电感，算一下电感，累计就造成了电压累计，所以上下排列以后，最大的好处就是跟上面一样，上面一跟线下面一根线，两条线吻合的话相互抵消。原来是 60uf，下降了两倍三倍，等同于你的空间下降了10个DP。所以共模的核心是控制接地点反射。另外还有一个，大家看到的反面的，该开凿就开凿，比如必须开凿的话，就是在散热口，或者走在电流的最小，影响电流最大，影响电流大的就低电位的反射大，这是一个因素。还有一个就是线缆长的，你测试只有结果，没有多少V。前面一位也讲了，可以加强各种各样的东西，核心是什么，就是滤波器。

最后我们看，就是诊断和分析的时候，有个例子。什么例子。我们做一个设备，是RFID的芯片，是智能读卡器，一过超标了，核心芯片是飞利浦的芯片。首先根据标准，在这几个频段超标了，88.5等等一些超标，图在这儿。我们怎么分析，我们分析的模型现在来看，到底是左边的共模辐射，还是右边的差模辐射引起来才做。然后这个是RFID芯片的打开图，没有过就转到我们这边来，看一下测试结果，原来具体主要结构是主频为金正，还有这个芯片，芯片在这里，RFID芯片，通过这个，这是他的环路，为什么要环路，卡片，实际上是学校的开水炉，一出来就计费，所以要有天线，跟芯片交换，这是它做的。

那么首先我们刚才讲了，我们诊断我们探头去判断，距离也近，波阻抗越小，就是磁场遇阻，最好就是屏蔽，但是屏蔽很难，一般1个G才有损耗，低频磁场没有用，只能用材料，没有办法吸收，以一般两三百兆屏蔽的话，比较不太有效。那么高频的，时间紧加一个屏蔽。首先不知道什么原因，第二不太可行。所以我们检测。知道了结果就开始抑制方法，然后根据这个公式，有一个环绕天线，首先我们想到在这个里面，信号频率不能变，驱动不能变，能够改变的就是什么？要么是环路面积，就这上面的A，要么就差模。但是在刷卡的时候，一直叫，比如说原来12块钱没有啦，已经不能正常交换啦，受辐射强度影响大，把频段降低了，通讯频段在60几M以后，信号就不够了，没有办法交换了，所以对这个例子，缩小面积不能动，能不能重新设计，因为只有四五天时间，所以不行。

所以我们后面，我们知道肯定是差模的，我们其他的线缆什么的，一切都不要考虑，因为不是这个引起来了，所以下面唯一考虑就是电流，A不能考虑了，就考虑电流，我能不能缩小这个天线里面的电流，注意这个电流是什么电流，不是60M不是工作电流，是超标，是超标的这个88M，189M，我想抑制这四个频率点，或者做这个高频的，不是工作在66M，或者多少M，要频率的，把这个降低了辐射就降低，因此这个是我的原因，所以知道原因做起来不能改面积，改电流，改噪声电流，不是你的工作电流，所以前面把工作电流降低了，工作不稳定了，怎么改？一种面积不能改，改到核心，我们发现这几个问题，这个原则是电路，那么肯定用电路，只能弄滤波，还有1电感的数很大，肯定效果不好，而且体积也不大，所以想到用电流，所以一百多兆的电流，所以用陶瓷电容放上去，一块钱可以买很多，而且体积小可以解决，带电容一个问题，是一百多兆的，有一个分布参数比较明显。那么一个电容够不够，一频率比较高，第二点也比较短，四个频率短，电容有一个特性，滤波很准，不可能频带宽的，最低88兆，不指望把这之间全部滤了，所以用不同的电容，因为高频的特性，容量不够，所以避免方式，减少高频的效应，所以我们采用这种抑制等效方案。
以上元器件基础知识不少是引用自电子元件技术网的 知识库 ( http://www.cntronics.com/public/baike )和我爱方案网的知识堂( http://www.52solution.com/knowledge )栏目 ，那里是个不错的学习的地方！
我们发现单独用一个电容是这个样子，两个电容并联了以后，造成抑制效果好，因为电容很便宜，所以在这个原则上做了，做的结果是在信号环路上产生的，所以我们电容首先在芯片输出到这个地方，因为这个地方除了工作11点几兆外，对于80几兆，我们分别用了4个电容，电容不光是值多少，还要看阻值，尽量避免杂质，所以在这个地方加了一个电容，是一个频率的影响，所以这个地方，加得不够，再加也没用，所以就在芯片左侧加了一个，然后把噪声降下来了，这个是噪声前后的对比，最小的89。这个加了以后，最后这个辐射噪声在这个地方，最后是1234，最后把最大的拉下来，通过这个解决，大概就是一个晚上，从晚上七点钟干到晚上12点钟，连分析带做解决了。