關(guān)鍵字：電磁兼容  電路保護(hù)

        便攜設(shè)備面臨著諸多潛在的電磁干擾(EMI)/射頻干擾(RFI)源的風(fēng)險,，如開關(guān)負(fù)載、電源電壓波動,、短路,、雷電,、開關(guān)電源、RF放大器和功率放大器及時鐘信號的高頻噪聲等,。因此,，電路設(shè)計和電磁兼容性(EMC)設(shè)計的技術(shù)水平對產(chǎn)品的質(zhì)量和技術(shù)性能指標(biāo)將起到非常關(guān)鍵的作用。

　　電磁干擾通常有兩種情形,，即傳導(dǎo)干擾和輻射干擾,。傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)電介質(zhì)把一個電網(wǎng)絡(luò)上的信號耦合(干擾)到另一個電網(wǎng)絡(luò)。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號耦合(干擾)到另一個電網(wǎng)絡(luò),。因此對EMC問題的研究實(shí)際上就是對干擾源,、耦合途徑、敏感設(shè)備三者之間關(guān)系的研究,。電磁兼容設(shè)計就是針對電子產(chǎn)品中產(chǎn)生的電磁干擾進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,，使之成為符合電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。

　　在電子線路中只要有電場或磁場存在,，就會產(chǎn)生電磁干擾,。在高速PCB及系統(tǒng)設(shè)計中，高頻信號線,、集成電路的引腳,、各類接插件等都可能成為具有天線特性的輻射干擾源，能發(fā)射電磁波并影響其它系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作,。

　　電磁兼容設(shè)計考慮為節(jié)省能源和提高工作效率,，目前大多數(shù)電子產(chǎn)品都選用開關(guān)電源供電。同時,，越來越多的產(chǎn)品也都含有數(shù)字電路,，以便提供更多的應(yīng)用功能。開關(guān)電源電路和數(shù)字電路中的時鐘電路是目前電子產(chǎn)品中最主要的電磁干擾源,，它們是電磁兼容設(shè)計的主要內(nèi)容,。設(shè)計中，需要把模擬信號部分,、高速數(shù)字電路部分以及噪聲源DC-DC電源三部分合理地分開,，使相互間的信號耦合達(dá)到最小。在器件布設(shè)方面,，遵從相互關(guān)聯(lián)的器件盡量靠近的原則，這樣可以獲得較好的抗噪聲效果,。此外,，印刷電路板中電源線和地線的設(shè)計是克服電磁干擾的重要手段。

　　一些電子產(chǎn)品由于對電磁兼容性的考慮不足,，致使產(chǎn)品沒有達(dá)到電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的要求,，重新設(shè)計將大大推遲產(chǎn)品的上市時間,，因此，電磁兼容性的改變顯得比較重要,。首先,，要根據(jù)實(shí)際情況對產(chǎn)品進(jìn)行診斷，找出干擾源及相互干擾的途徑和方式,，依據(jù)分析結(jié)果,，進(jìn)行有針對性的整改。如：對干擾源進(jìn)行允許范圍內(nèi)的減弱; 分類整理電線電纜以減少線間耦合;改善地線系統(tǒng);選擇高導(dǎo)電材料和鐵磁性材料實(shí)現(xiàn)電磁屏蔽等,。當(dāng)這些措施均無法有效改善產(chǎn)品的電磁兼容性能時,，改變電路板的布線結(jié)構(gòu)是解決問題的根本辦法。

　　電路的ESD保護(hù)靜電放電(ESD)是從事硬件設(shè)計和生產(chǎn)的工程師都必須掌握的知識,。很多開發(fā)人員往往會遇到這樣的情形：實(shí)驗(yàn)室中開發(fā)的產(chǎn)品,，測試完全通過，但客戶使用一段時間后,，即會出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，故障率也不是很高,。一般情況下,，這些問題大多由于浪涌沖擊、ESD沖擊等原因造成,。在電子產(chǎn)品的裝配和制造過程中,，超過25%的半導(dǎo)體芯片的損壞歸咎于ESD。隨著微電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用及電磁環(huán)境越來越復(fù)雜,，人們對靜電放電的電磁場效應(yīng)如電磁干擾 (EMI)及電磁兼容性(EMC)問題越來越重視,。

　　電路設(shè)計工程師一般通過一定數(shù)量的瞬間電壓抑制器(TVS)器件增加保護(hù)。如固狀器件(二極管),、金屬氧化物變阻器(MOV),、可控硅整流器、其他可變電壓的材料(新聚合物器件),、氣體電子管和簡單的火花隙,。隨著新一代高速電路的出現(xiàn)，器件的工作頻率已經(jīng)從幾kHz上升到GHz,，對用于ESD保護(hù)的高容量無源器件的要求也越來越高,。例如，TVS必須迅速響應(yīng)到來的浪涌電壓,，當(dāng)浪涌電壓在0.7ns達(dá)到8KV(或更高)峰值時,，TVS器件的觸發(fā)或調(diào)整電壓 (與輸入線平行)必須足夠低以便作為一個有效的電壓分配器。安森美半導(dǎo)體的NUC2401是一款帶集成低電容ESD保護(hù)功能的共模濾波器，能提供高速 USB 2.0信號必要的帶寬,、恰當(dāng)?shù)墓材Ｋp及敏感的內(nèi)部電路ESD保護(hù),，保持了信號的完整性。Vishay公司VBUS054B-HS3是一種單芯片ESD解決方案,，線路電容間的差別非常小,，可保護(hù)雙高速USB端口，以防瞬態(tài)電壓信號,。還可對略低于接地電平的負(fù)瞬態(tài)進(jìn)行鉗位,，同時在略高于5V工作電壓范圍對正瞬態(tài)進(jìn)行鉗位。現(xiàn)在,，電路設(shè)計工程師在高頻電路設(shè)計中越來越多地采用ESD抑制方案,。盡管低成本的硅二極管(或變阻器)的觸發(fā)/箝位電壓非常低，但其高頻容量和漏電流無法滿足不斷增長的應(yīng)用需求,。聚合物ESD抑制器在頻率高達(dá)6GHz時的衰減小于0.2dB,，對電路的影響幾乎可以忽略不計。

　　電磁兼容和電路保護(hù)對所有電子產(chǎn)品的設(shè)計而言都是無法回避的問題,。電路設(shè)計工程師除了熟悉電磁兼容相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),，設(shè)計中還需綜合考慮器件本身的性能、寄生參數(shù),、產(chǎn)品性能,、成本以及系統(tǒng)設(shè)計中的每個功能模塊，通過布局布線優(yōu)化,、增加去耦電容,、磁珠、磁環(huán),、屏蔽,、PCB諧振抑制等措施來確保EMI在控制范圍之內(nèi)。在制定電路保護(hù)設(shè)計方案時,，最重要的是首先掌握因應(yīng)的技術(shù)方案和設(shè)計手段,，并據(jù)此選擇正確的ESD保護(hù)器件。