EMC基础知识总结！从原理到设计，接地，滤波，PCB设计面面俱到

EMC基础知识及技术实现详解

电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility, EMC）是电子产品设计中的核心问题之一，涉及电子设备之间如何高效协同工作，避免产生相互干扰。本文将从EMI的起源、EMC标准、测试方法、基础理论直到EMC设计实践的全面梳理，以便深入理解其重要性和具体实施方法。

电磁干扰（EMI）分类与目的

EMI主要分为传导（Conduction）和辐射（Radiation）两类。传导干扰通过导电路径或公共电源线传播，影响电子设备间的正常工作；辐射干扰则通过空间耦合影响外部电网络或电子设备。EMC则旨在保障产品在运行过程中不会对周围的电子设备产生不必要的干扰，符合国际标准。

EMC标准及测试

国际标准包括IEC（国际电工委员会）、ISO（国际标准化组织）、IEEE（电气与电子工程师学会）等，各国也具有其本地标准，如FCC（美国联邦通讯委员会）、GB（中国国家标准）等。EMC测试项目主要包括辐射骚扰电磁场（RE）、骚扰功率（DP）、传导骚扰（CE）等。测试方法涵盖内容丰富，从电磁兼容性测试到敏感度测试等方面均可获得具体操作指南。




EMC基础理论

EMI的描述涉及频域与时域特性分析，包括周期梯形波、宽带噪声、时钟与数据噪声等。电场与磁场基本知识中，导体之间的电压与电流分别产生电场和磁场，应用关系密切。

差模辐射与共模辐射分别由电流流动和电位差产生。PCB设计中，差模辐射通常源自信号环路，而长电缆更倾向于共模辐射。理论计算公式用于具体评估辐射电场。

屏蔽设计与EMC改进

屏蔽效能的计算与设计原则是阻止EMI的关键。基本设计要点强调组件的简化、减少孔洞、选择屏蔽材料如导电布、簧片、导电橡胶等，并应用截止波导通风板。良好接地是减少电位差、工作电流有效返回的重要措施。

EMC设计策略

EMC屏蔽设计、接地、滤波须具备专业知识。布局应减少路径长度，有效控制地线；多层PCB需合理规划层间信息。滤波设计需考虑电容、电感、磁珠等器件的特征和应用。接口电路设计更是关键，需充分考虑滤波与隔离。

接下来，我们进一步探讨具体设计要素：


接地策略


安全接地：确保设备外壳接大地，防护操作人员和设备安全。


信号回流：提供可靠的电流返回源的低阻抗路径。


单点接地：适用于低频系统，减少信号扭曲。


滤波设计


电感、电容：电感用于抑制传导干扰，电容用于滤除高频电磁信号。


磁珠：用于高频信号的去耦合，减少电源线上的噪声。


PCB设计准则


布局原则：包括功能模块划分、电源与地的合理布局等。


布线策略：遵循降低回路面积、减少直角过孔等规则。


滤波电路：电源模块与功能电路集成布局，确保滤波效果。


接口电路：优先考虑防护与滤波，确保完整隔离。