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电磁兼容内部系统解决方案

电磁兼容内部系统解决方案

大家早上好,今天非常荣幸能够把村田一些关于电磁兼容方面的一些经验,和大家分享一下。能有此机会,当然不得不对本次研讨会主办方中国电子展 ( www.aidzz.com )及电子元件技术网 ( www.cntronics.com )和我爱方案网( www.52solution.com )说声感谢。我今天演讲的题目是内部系统的电磁兼容以及解决方案,我今天是在笔记本的基础上,但是现在不仅仅是带笔记本,所有的系统比如说手机当中,比如说无线通讯设备,比如说无线路由器等等都有发生,在我介绍的过程当中,大家如果有什么问题的话,欢迎大家随时体温。然后我今天的议程,大概还有这几个方面。第一个就是什么是内部系统的电磁兼容?我今天主要是说内部系统的。第二个就是这种系统内部的电磁干扰,导致的现象。由于这种内部的电磁兼容所导致的灵敏度下降,今天我们就在这一块上讲。然后它的一个灵敏度下降的原理确定一下。第一个就是说天线接收到一个,也就是说我的对我的电子造成干扰,第二就是说笔记本电脑的工作条件及天线接收到的噪声,第三就是噪声传导路径研究。然后就是我来推测一下现在灵敏度下降的原理。它是怎样引起使我的接受灵敏度下降的。还有实际设备当中,造成抑制的对策,也就是说我怎样来抑制这种灵敏度对我的影响,我们从辐射噪声和传导噪声这两个方面来进行介绍。最后一点谈到我们村田,因为就是说不仅仅作为一个EMC的物品的提供商,我们希望就是说我们是一个方案的提供商。所以说我们在上海经营了这样一个研制的实验室,我想给大家介绍一下,以及我们所能够提供的服务。

我现在就开始介绍一下内部系统的电子兼容。大家可能知道这些很多很多的设备,比如说汽车,或者数码相机、电视等等,里面的一些数字电网的运用越来越广泛,数字电网的开关频率越来越广泛了,现在他们向集成化方面演进。还有比如说手机当中,我肯定一颗芯片里面涵盖了BT功能,或者视频等等,都高度集中化了,这种导致了我内部的系统的EMC环境更加的复杂。比如说我的手机的低电量供电,这样就使稳定工作余量就下降了,还有无线设备和数字电路的公用,就是同时在一个当中,还有接口的速度,现在逐步向USB3.0发展。还有像汽车当中,汽车当中现在的应用到无线电的应用很多。所有的这些变化都造成了EMC厂商的复杂性和多元性,考虑的方面不仅仅是很单纯的,要综合起来考虑,使得我的EMC噪声就非常的重要了,它的重要性就在这里。
讲到了什么是内部的电磁兼容,首先就是说即存在于数字电路与无线电路间的干扰问题,比如说这里我们有无线电路,还有我的数字电路。由于两者之间可能大家说,看着很清楚,两者之间安装的距离很近,当中有很多的联系,所以产生干扰,表现最明显的一个例子,就是我的电脑接受信号的时候,可以使用,但是在10 米、20米的时候,只能到5米,不知道大家涉及到没有,这是很严重的问题,导致灵敏度下降。
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我们可能推测的三个因素第一个就是说辐射。包括差模辐射和共模辐射。还有就是耦合,里面分为电容式耦合和电感式耦合。还有就是一个传导,大家可能都知道电源线和接地线传导。这是三种可能的传输路径。我们现在来研究一下笔记本电脑的灵敏度下降的一个原理。这是我们通过EMC的分析仪,测试一下我的电脑在环境当中可能收到的一些电子信号,这一块是手机信号,这个可能是 3G信号,这个可能是传输信号,有很多种,可能在我的空间里面有很多种,这是大类按照频率来分的。笔记本工作条件及天线接受的噪声,笔记本电脑在不同的工作条件下,测试天线接受的噪声。这系2.4G的时候,这是1.8G的时候,这是我们的一个方式,也就是我们具体结构,不具体说,主要是说大部分的噪声是 LCD面板工作相关的电路所产生的,也就是说我们推测,在电脑当中,电脑使我的接受主要的减弱的主要原因,有可能跟我们的LCD的那块数字电源有关系。
我们用一个EMC来测量一下,关于EMC面板的噪声辐射的选频,这张图大家这样看,这个蓝色就是噪声很低的区域,这个黄色就是噪声比较高的区域,我们推测这样几个区域,这款区域就是LCD的控制板。虽然我举的例子是电脑的例子,但是大家可以推测到你的电子书上,比如说你的计算屏等等,都一样的。这是一个噪声水平,这一块是噪声水平比其他的高,这个主板的工作区,我的噪声产生在这里,通过我和辐射的路径,我把它递到这一块。还有就是灵敏度下降的原理推测,这里有DCDC的转换器,还有这条MAD,还有有CPO,这里是我的W—WANmodule,这里就显示了传导路径,我们有很多的信号,通过辐射就传导到工作。本身我的模块噪声水平并不是很高,没有什么问题,比如说相关的电流,通过各种的走线,把这样的噪声传递到我的这个模块,使得工作受到影响。
现在提到怎么样来解决问题?这个天线放在这个区域,然后我们根据LCD的控制平台来讲,有三个方向来解决问题。第一个就是LVDS走线,还有RSDS走线,还有就是电源。第一种在吸收了一些导电吸收的共模,三芯电线连接外采用。还有就是在LVDS上(接受端)采用共模遏流线圈。然后就是说RSDS上,就是在与LCD面板的相连的柔性电路板上采用微波吸收片来进行(RSDS)线。然后在RSDS线上(驱动面)采用共模遏流线圈。还有就是电源,就是说在 LCD控制面板内电源线上采用铁氧体磁珠BLM18EG391TN。然后就是在与面板相连的电源线上采用三端子电容器。
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,这里的电子元器件基础知识在行业内来说,质量算是比较好的!
好,我们接着往下说,通过内部特殊的结构,有两个接地点从而接触,让运波效果,是普通电路的好几倍,我们村田,工程师做一个测试,就是用一个三端子效果可能比其他好好几倍。这里我介绍了三种方式。 LVDS、RSDS,以及电源上采取不同的方式策略,这是控制的图,可能有的工程师会比较熟悉。然后我们可以看一下就是说,测试一下我使用这些产品以后,我的实际的一个效果,这是它的原始的一个图,然后这是红色的表示我采取对策的一个图,然后这条线的话是指我的模块的测试灵敏图。可以看出来我采取对策以后,大概有5.5个dB的一个改善。也就是说改善的效果是非常明显。刚才说的是对我的灵敏度的改善,然后我看了一下传导造成的抑制,这张图就是表示出来了我的整个区域的一个噪声的一个分布图。刚才我也提到,像这种区域,蓝色的区域就是指噪声比较小,像绿色、红色、黄色的区域,就是表示它的噪声是比较高的一个区域。
这条比如说,大家可以看到,这条是我的电源线,这条是我的W—Lan  module的传输,这里有一个传导的路径。刚才我介绍了电源上加磁珠等,这些效果是什么,这是原始的,这是这一个方式就是说,是我的地,改善我的地更好,就是说我们在共模的圈,这一条是原始的一个接受的一个,模块接受的信号,当然最最好是没有损耗,但是不可能。不管我刚才说的哪一种方式,都是使我的接受灵敏度有一个很好的提高。大家不要局限在我说的电脑,当然可以想象成你的设备,你的手机,你的电子书,无线通讯的一个需求,不管是走FI,还是蓝牙等等,就是说不一定在电脑上,在你的其他上面上,用这种对策也是有用的。

然后的话我最后总结一下,关于我们EMC的灵敏度这个下降。首先电脑灵敏度下降的原理,第一个也就是说通过辐射,与LCD面板工作相关的电路噪声对天线产生干扰,这样就是说数字电路对我的天线产生干扰,就是使我的接受灵敏度下降,第二个就是传导,噪声通过传导至无线模块。刚才提到像这张图,这是很明显的传导路径在里面。这是用了我们EMC,我们会介绍一下用EMC扫描我的LCD板的图,这样就可以直观的看出来,怎样使地、噪声联系起来。然后噪声抑制的对策。第一个就是辐射噪声的抑制。分为RSDS线,LVDS线,还有连接LCD面板的电源线噪声等等。而在电源上,我们推荐用磁珠等等。还有比如说传导的三个建议,第一个就是确保你的接地良好,第二就是说电源线上的噪声。我们有很多的方式,磁珠、电容等等。还有就是说接口处的噪声过滤。这三种方式,从两大类的噪声对策的应用的话,就可以使我的那个整个的灵敏度等等得到很大的改善。
然后我最后介绍一下我们村田的EMC实验室以及技术服务。刚才我介绍的这些东西,都是基于我们的实验室的一个实际的测试结果。EMC有很多的特点,虽然有很多的理论,有很多的定义,这些元器件怎么来原则,体的产品当中应用到我的产品当中是最合适的,我就碰到这样很多的例子。
因为时间问题就先说到这里,虽然没说完今天准备好的演讲稿,当然大部分已经讲到了,完整版演讲稿和ppt在主办方电子元件技术网上可以下载到。
下载地址:http://www.cntronics.com/public/seminar/content/type/article/rid/106/sid/20
关于以上谈的话,大家不知道有什么问题。刚才我强调了不是说大家局限在电脑这一块,你可以想象成手机,因为我们平时接触到很多的客户,手机接触的灵敏度有所下降,但是手机接受跟FI的不一样,可能信号由于噪声引起的,而不是开关,我的天线或者芯片引起的,这方面关于客户,手机的一些接受灵敏度下降的话。现在越来越多了。实际上在比如说射频里面遇到不是很多,大家有很多的方法可以解决,但是用到数字电容,比如说LCD模块还有射频芯片影响的造成灵敏度下降的话,会复杂一些。大家有兴趣的话,可以再探讨一下。
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