关于一点学习电磁兼容的感悟

EMC/EMI设计

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描述

1 学习电磁兼容,电路这一块要掌握到什么程度

最初学习电磁兼容的时候,当时我还不太清楚电磁兼容要掌握哪些知识,我以为学习电磁兼容设计要精通数电,模电这些知识,所以花费了很多时间来学习电路知识,后来发现这条路不太能行得通,因为电磁兼容工程师不是从事电路设计,而是电磁兼容设计,很多工作是要配合硬件工程师一起完成,硬件工程师主要完成电路功能设计,电磁兼容工程师要站在自己电磁兼容的视角来做相关设计,我们一定要找到自己的定位,知道我们该学习什么,不用学习什么,这一点非常重要,因为一个人的时间精力是有限的,而不是因为电磁兼容设计需要懂一些电路的知识而尝试自己去学很多电路设计相关的知识,因为硬件设计的水本身也很深,如果我们什么都去学,最后就是什么都了解个大概,但是什么都不精通。

那么如何找到自己的定位呢?我认为首先我们要很好的掌握电磁兼容原理,设计这些要点知识,这样我们才会站在电磁兼容工程师的视角分析问题。

电磁兼容需要掌握主要有以下几块:

(1)EMC的基础知识。这一块涉及的内容比较多,比如基本的电磁场的知识,信号时域和频域的转换也就是傅里叶变换、基本的天线模型、电磁兼容三要素(重点掌握干扰源和耦合路径的分析)、共模差模电流等等。

(2)要精通无源器件。比如电感的高频模型、电容高频模型、传输线等,这些是整个EMC学习的基础。后面滤波器的设计、共模路径的分析都要用到这些知识。

(3)开关电源的几种拓扑机构的学习。我们要熟练的会分析几种开关电源的电磁兼容干扰源、耦合路径,比如BUCK、BOOST、FLY-BY、PFC等等。

(4)EMI滤波设计。要会对各种电源口、信号口的滤波电路进行差模和共模滤波设计。

(5)浪涌防护设计。要熟练掌握像压敏电阻、TVS管、气体放电管、半导体放电管的特性,然后会对产品的电源和信号进行浪涌、静电等防护设计。

(6)PCB的EMC设计。要掌握PCB的叠层、去耦电容、布局、布线、接口、跨分割、电源和地的分割等等的设计。

(7)接地的设计。接地设计也是EMC的一个重难点。当然还有一些小的模块知识,但是主要大类就这几个。

当我们掌握了这些电磁兼容知识,这个时候再结合具体的电路,我们就会开始对电路的原理图和PCB进行EMC设计。因为电磁兼容主要关注的是电路的干扰源识别、耦合路径分析和敏感设备识别。学习了电磁兼容知识后,这个时候我们大概就能分析出电路的主要干扰源和耦合路径,然后将自己所学的电磁兼容设计的知识用到具体的电路上,采取一些措施对原理图进行EMC设计,对PCB进行EMC审查,比如我们前面介绍的一些开关电源电路的分析。

2.分析电磁兼容问题要学习建立简化模型

我们要具备电路模型简化的能力,要将电磁兼容模型画出来,抓住主要矛盾,对实际的复杂电路模型进行简化,这样非常有助于分析问题,同时有助于将遇到的问题讲清楚,对于提升成长非常有利,这一点也很关键。

以下是简化的两个电磁兼容模型,只是举两个例子。

电磁兼容

图 PCB的工作地与产品金属壳体连接方式存在问题时的分析原理图

电磁兼容

图 开关电源输出对输入端口传导骚扰的影响原理

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