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大咖问答12期:专家武晔卿教你搞定恼人的EMC问题

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发表于 2020-7-20 13:16:16 |显示全部楼层
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本期邀请到了武晔卿,参加电路城论坛第十二期大咖问答(7月20日-8月02日),本期将由武晔卿为大家解答关于电路项目设计中EMC方面的各种问题。

大咖简介:
武晔卿,工学硕士,专注于系统可靠性设计与测试技术及管理方法的研究。
曾任职于航天二院主任设计师、某股份制电子设备制造企业研发总监,现任瑞迪航科(北京)技术有限公司 技术总监。
曾为松下电工轨道交通Panadoor、深圳蓝韵、北京谊安、长峰医疗、长春迪瑞、比亚迪、东风汽车、深圳航盛电子、惠州德赛、长安福特汽车研究院、上海三菱电梯、宇通客车、株洲南车、中电29所、30所,航天23所、二部、北京和利时、海信等几百家企业提供系统可靠性的整改、培训、咨询辅导等服务。

大咖著作:
 《电路设计工程计算基础》本书将器件选型参数计算与工程设计实践相结合,通过理论指导实践,实现容差设计、电压容限分析,从而达到精确量化掌握器件选型的目标。本书的目的是通过讲述工程设计中哪些参数需要做计算,利用哪些数学知识,如何计算,并通过计算如何发现电路的设计隐患,搭建起理论与工程实践的桥梁。

《嵌入式系统可靠性设计技术及案例解析》介绍了嵌入式系统设计中,哪些地方最可能带来可靠性隐患,以及从设计上如何进行预防。内容包括:启动过程和稳态工作中的应力状态差别等可靠性基础知识及方法;降额参数和降额因子的选择方法;风扇和散热片的定量化计算选型和测试方法、结构和电路的热设计规范;PCB板布线布局、系统结构的电磁兼容措施;电子产品制造过程中的失效因素(包括EOS、ESD、MSD等)及预防、检验方法;可维修性设计规范、可用性设计规范、安全性设计规范、接口软件可靠性设计规范等方面的技术内容。同时,针对相关内容进行实际的案例分析,以使读者更好地掌握这些知识。

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本期话题;
EMC在电子系统或设备中的设计要点及其前景分析


本期话题讨论内容亮点:
1、采用EMC技术消除电路中存在的电磁干扰方法的讨论
2、PCB电路中EMC的设计技巧
3、EMC滤波设计技巧
4、EMC的应用市场与前景分析

相信大家对于EMC会有不少的问题,那么不妨带着问题进入到本期的大咖问答。


本期大咖问答由电子工业出版社提供5本《电路设计工程计算基础》,将在问答结束后挑选5名参与人免费赠予

大咖问答一贯的风格,不欢迎任何与主题无关的讨论和喷子。
下面欢迎大家就EMC方面的问题向武晔卿提问,请直接回帖提问。


往期《大咖问答》栏目内容:

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发表于 2020-7-22 09:54:32 |显示全部楼层
Q向涵Q 发表于 2020-7-20 16:58
武老师好,我想问下π型滤波电路使用在什么样的EMC电路中呢

首先Pi型滤波实现低通滤波。
Pi型滤波还有阻抗匹配的作用,滤波作用的效果机理要求阻抗失配,对输入侧:意指前级电路的输出阻抗表现为感性,后级则输入阻抗用容性;对输出侧:输出阻抗表现为容性,后级电路输入阻抗为感性。
至于具体参数的选择,建议仿真一下,简单实用,multisim等等电路仿真软件均可。愿意计算的话用拉普拉斯变换,电容看成个电阻容抗大小1/wc,电感也看成电阻感抗用wL表示,然后就是简单的电阻分压分流计算了,最后的计算式中,把w=2*Pi*f代入,即可得出频率与幅值的关系来。
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发表于 2020-7-22 10:00:46 |显示全部楼层
Q向涵Q 发表于 2020-7-20 17:00
电机跟其他用电设备共用一个电源,经常出现其他用电设备不能稳定工作,EMC电路应该如何做呢?

严格来说这不是emc问题,是电路设计问题。
电机启停瞬间因为它是感性负载,启停会有反向电动势的尖峰脉冲影响,倒灌回去影响控制设备。
推荐解决方法:
1、电机线圈两端并联RC串联的阻容吸收通路,R越小吸收效果越好;但是R太小又会让电阻或电机线圈容易过流烧;
2、可以在电机供电的开关器件的开关两侧并RC阻容吸收,Ldi/dt,通过让开关开关慢一点,dt变大,反向电动势Ldi/dt变小,双管齐下。效果较佳。
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发表于 2020-7-22 10:05:41 |显示全部楼层
xysx5155 发表于 2020-7-20 17:39
参加一波。之前设计遇到的EMC问题。
使用同步降压IC,具体型号为MT1470,输出接了二极管隔离,产品是个锂电的电机驱动,EMC检测辐射超标,建议在二极管并接1nF+10R RC滤波。还有一些非同步的DC-DC芯片会建议在功率管和电感结点并接RC滤波。这部分是大概什么原理。
并且提一个非PCB部分的EMC。同一个项目里,之前EMC没通过我 ...

第一个问题:RC阻容吸收的原理是,尖峰电压来时,电容吸收,因为电容的电压不会突变特性,是慢慢充上来的,所以消除或降低了尖峰,EMI干扰的根源是di/dt  du/dt,电压突变和电流突变是罪魁祸首,RC吸收了尖峰电压,不就EMI弱了嘛。感性线圈已经可以抑制电流突变,就不必在RC过多考虑了。
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发表于 2020-7-22 10:05:41 |显示全部楼层
xysx5155 发表于 2020-7-20 17:39
电机驱动板的EMC处理应该如何做呢,电机的火花辐射靠104并接电极并且单极搭壳是否就可以大部分处理掉辐射问题?
DC-DC中有时候会看到建议在开关管和电感结点增加1nF+10R到地来消除辐射,这部分大概是个什么原理

与楼上是同一类问题,同一个答案,请参考。
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发表于 2020-7-22 10:16:04 |显示全部楼层
Q向涵Q 发表于 2020-7-20 17:40
求能好好学习EMC的书籍,基础开始

建议找一本最厚的,找一本最薄的,通过最薄的书呢了解一些基本概念基本的知识架构定义和体系,发现了问题之后需要深入细节的,再从最后的书里面去查,具体的书名没有推荐,我这些年一直比较散着看过来的,没系统地看过一本书,郑军奇老师电子工业出版社有他的整改方面的书写的确实不错,不过不太适合初学者学。如果把那本书当成厚的来看或许倒也可以
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发表于 2020-7-22 10:18:48 |显示全部楼层
chinaf 发表于 2020-7-21 08:56
请教下,
一般电路中的去耦电容多为1uF~0.1uF,是根据哪些参数求得的这个容值呢?
另外如何测试抗EMC元件摆放位置或走线如“去耦电容”之类导致的有效性呢?

这个问题提的很好,确实是大家不太注意的一个问题.
任何的电容都会有一条曲线,横轴是频率,纵轴是容抗,v字型,频率容抗特性曲线,v字型最底下的那个点是电容的自谐振频率点,在这个频点上电容的容抗最小。
用于退偶的时候,都是尽量的让干扰的噪声频率,工作在我们所选退耦电容的自谐振频率点附近,此时阻抗最低泄放最彻底。所以说退耦合电容选的不是容值,而是选择它的自谐振频率点。不过是1-0.1uF的电容的谐振频率点与常规电路的噪声频率接近而已。

测量方法,利用下示波器的FFT功能,在线测加电容和不加电容的FFT对比
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发表于 2020-7-22 10:18:48 |显示全部楼层
bigpancake 发表于 2020-7-21 16:25
老师您好,想请教下常用的EMC处理方式都有哪些,在公司领导要求过在板子边缘打过孔,别的就不太懂了,想借此机会学习一下

摩尔吧里有我的EMC视频课程,有兴趣可以去系统的看一下,五六期的样子,高度概括了
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发表于 2020-7-22 10:23:41 |显示全部楼层
sp_lsp 发表于 2020-7-21 16:25
武老师好!我们的产品是一款前\后延调光器,后延调光能过EMI/EMC;但是前延调光却过不了?请问有什么方法改进?这些测试和程序有关系吗?我是负责开发软件的。谢谢!

低频段超标比较厉害,这部分差模为主,而且是一段都超标,推荐方向是用差模电容,稍微大一点的uF级电容,在电源输入端入口附近加上试试
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SquallBest 发表于 2020-7-20 16:59
请问有射频类模组的板子上电源滤波应该注意什么。例如gnss定位和nbiot通讯

射频类板子的布线布局问题更关键,信号完整性问题也会更突出。电磁兼容的有些措施对付这些不是特别好了,因为滤波电容滤波电感的高频特性,在射频段表现得淋漓尽致了,即使加了滤波,其分布参数的影响也不可低估。具体措施细节的问题比较多,不知从何说起啦
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发表于 4 天前 |显示全部楼层
wubifeng 发表于 2020-7-27 15:39
武老师您好,我现在在做一个项目是用stm32的IO口输出方波给到超声波发射器,然后另一个超声波传感器接收,通过定时器计算时差,目前LDO之后的电压出现了干扰,干扰产生的时刻和单片机IO口电平上升沿和下降沿时刻一致,不知道这个干扰是通过电路传回的,还是辐射导致,请教您一下,谢谢,此外,单片机输出方波的时候,并不是 ...

重点查两个地方:1、布线,单片机IO口的走线与LDO的电源线是否比较近,通过分布电容耦合过来的可能;2、LDO供电的电源线和地线,与单片机的电源线地线,是否走线方式为单点串联方式。
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发表于 4 天前 |显示全部楼层
JIANG1352820041 发表于 2020-7-28 09:50
请问在电源里,设计多层板,布线的话怎样才是最合理的

这个题目比较难回答,比较发散。简单说一下注意事项。
1、Vcc和Gnd布线,避免环路面积大;
2、开关电源的源边布Gnd和二次侧的Gnd的投影要特别注意避免。也不要相邻太近。
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JIANG1352820041 发表于 2020-7-28 09:53
请问打过孔,是多点好,还是单一的也行,比如单一的过孔也足够过电流的情况下,另过孔会对EMC有多大影响

大面积覆铜的话,地线过孔多一点较好;
单一的孔的电感量大概4-5nH左右,就是这个电感的影响,或Ldi/dt反向电动势的影响程度;
孔的位置很微妙,特别注意,容易形成单点串联、环路。
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JIANG1352820041 发表于 2020-7-28 10:07
请问在布线时,是在任何需要转角的地方都用一个圆弧布过是最佳的,还是按其它转角只要不是90度都是不受影响的

最好都用圆弧或45度角。越高频率影响越大,直流且稳定的话,影响较小。想想一下快速骑自行车拐90度死弯,什么结局?同理
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yangshoot 发表于 2020-7-30 16:31
曾经做了个项目,在一个电路板上用到3、4个433模块,不接天线的时候,收发正常,加上天线的时候,STM32单片机死机。这个是什么问题了?怎么解决?

这个问题不好说具体是哪个原因。猜测较大的可能几个,辐射强度导致数据错乱死机、发射功率导致电源波动数据错乱、软件设计没用有限次读取的处理方法等
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dadaddy 发表于 2020-8-1 15:14
我用电脑的USB转ttl连接单片机的串口,单片机有时候无法正常启动,是不是应该加串口隔离芯片

查一下USB转TTL的电平,数据速率...
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    发表于 2020-7-20 16:58:29 |显示全部楼层
    武老师好,我想问下π型滤波电路使用在什么样的EMC电路中呢
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    请问有射频类模组的板子上电源滤波应该注意什么。例如gnss定位和nbiot通讯
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    参加一波。之前设计遇到的EMC问题。
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    并且提一个非PCB部分的EMC。同一个项目里,之前EMC没通过我怀疑过是电机的碳刷火花辐射,因为板子上只接了二极管续流,并没有接入电容,这种情况是否在电机上电极并接104,并单极接外壳,可以有效消除电机本身的辐射发送?
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    发表于 2020-7-20 17:39:47 |显示全部楼层
    电机驱动板的EMC处理应该如何做呢,电机的火花辐射靠104并接电极并且单极搭壳是否就可以大部分处理掉辐射问题?
    DC-DC中有时候会看到建议在开关管和电感结点增加1nF+10R到地来消除辐射,这部分大概是个什么原理
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    发表于 2020-7-20 17:58:03 |显示全部楼层
    EMC挺有意思的,分享一个之前emc的案例:某型号手机设计的时候,发现gps无线灵敏度不达标,传导灵敏度是正常的,无线干扰的排查一般分为源头,路径,DUT三部分;最终我们查出来是WCDMA Tx辐射干扰,但是源头来自dcdc的开关频率;说起来整个问题挺简单的,但是实际排查,反反复复,做的实验也很多,有些不容易操作,并不是那么容易搞,
    哈哈 能不能拿到这本书,学习学习,好久没看纸质书啦
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    [LV.1]初来乍到

    发表于 2020-7-21 08:56:08 |显示全部楼层
    请教下,
    一般电路中的去耦电容多为1uF~0.1uF,是根据哪些参数求得的这个容值呢?
    另外如何测试抗EMC元件摆放位置或走线如“去耦电容”之类导致的有效性呢?
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    白丁

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    发表于 2020-7-21 16:25:08 |显示全部楼层
    老师您好,想请教下常用的EMC处理方式都有哪些,在公司领导要求过在板子边缘打过孔,别的就不太懂了,想借此机会学习一下
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