EMC设计规范

印制电路板的电磁兼容性设计规范 引言 本人结合自己在军队参与的电磁兼容设计工作实践，空军系统关于电 子对抗 进行的两次培训（雷达系统防雷、电子信息防泄露）及入司后参与 706706 所杨继深主 讲的 EMEM 培训、701701 所周开基主讲的 EMEM 培训、自己在地方电 磁兼容实验室参与 EMEM （整改的工作体验、特别是国际 IEEEIEEE 委员发表的关于 EMEM 有关文章、与地方同行的 交流体会，并结合公司的实验情况，对印制 电路板的电磁兼容性设计进行了一下 小结，希望对印制电路板的设计有所 作用。 需要提醒注意的是：总结中只是提供了一些最基础的结论，对具体频 率信号 的走线长度计算、应考虑的谐波频率、波长、电路板级屏蔽、屏蔽 体腔的设计、 屏蔽体孔径的大小、数目、进出导线的处理、截止导波管直 径、长度的计算及静 电防护，雷电防护等知识没有进行描述。或许有些结 论不一定正确，还需各位指 正，本人将不胜感谢。 一、 元器件布局 印刷电路板进行EMC设计时，首先要考虑布局，PCB工程师必须和结构工程师、EMC工程 师一起协调进行， 做到两者兼顾，才能达到事半倍。 首先要考虑印刷电路板的结构尺寸大小，考虑如何对器件进行布置。如果器件分布很散，器 件之间的传输线可能 会很长，印制线路长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也会增加。如果器 件分布过于集中，则散热不好，且邻近线 条易受耦合、串扰。因此根据电路的功能单元，对电路 的全部元器件进行总体布局。同时考虑到电磁兼容性、热分 布、敏感器件和非敏感器件、 口、复位电路、时钟系统等因素。 一般来说，整体布局时应遵守以下基本原则： I/O接 1、当线路板上同时存在高、中、低速电路时，应该按逻辑速度分割：布置快速、中速和低速 逻辑电路时，高速 的器件（快逻辑、时钟振荡器等）应安放在靠近连接器范围内，减少天线效应、 低速逻辑和存储器，应安放在远离连 接器范围内。这样对共阻抗耦合、辐射和交扰的减小都是有利 高速电路 （如大规模 中速电路（如 数字控制电 路） 低速电路 （如低频模 拟电路）集成电路） 2、在单面板或双面板中，如果电源线走线很长，应每隔3000mil对地加去耦合电容，电容取 值为10uF+1000pF，滤除电源线上高频噪声。 3、在单面板和双面板中，滤波电容的走线应先经滤波电容滤波，再到器件管脚，使电源电压 先经过滤波再给IC 供电，并且IC回馈给电源的噪声也会被电容先滤掉。至于去耦电容安放位置 要根据实际情况来定，并不是绝对放在电 源正极处，也可能放在电源负极处，原则上保证接地阻 抗最小。 IC 4、时钟线、总线、射频线等强辐射信号线远离接口外出信号线至少lOOOmil，避免强辐射信 号线上的干扰耦合到外出信号线上向外辐射，晶体、晶振、继电器、开关电源等均为强辐射器件 布局时应着重考虑。 5、滤波器（滤波电路）的输入、输出信号线不能相互平行、交叉走线，避免滤波前后的走线 直接噪声耦合。 6、对于始端串联匹配电阻，应靠近其信号输出端放置，即驱动源放置。 7、为IC滤波的各滤波电容应尽可能靠近芯片的供电管脚放置，减少高频回路面积，从而减 少辐射。 8、在PCB板上，接口电路的滤波、防护以及隔离器件应该靠近接口放置，并且遵循先防护 后滤波的原则。 9、线路板电源输入口的滤波电路应靠近接口放置 10、当接口电路采用隔离方式进行滤波设计时，其 其他层不允许有其他走线 RC、LC电路应采用如下布局，且隔离区 OV planeOV plane ■n■n IntiInti・・r r Cp4C*tor^ allCp4C*tor^ all HIHI J J tme. ^M d dirrcliy tme. ^M d dirrcliy ( (Q Q OV OV I I plAwplAw NdNd 3hwti3hwti tiAt^t wtthmtiAt^t wtthm CfVCfV| | F*rrhEs or resi 接口防护电路设计的目的是使电路可以承受一定的过电压、过电流的冲击。 接口滤波电路和防护电路设计应遵循下面的基本设计原则： 1 滤波和防护电路对接口信号质量的影响满足要求。 2、滤波和防护电路应根据实际需要设计，不能简单拷贝。 3、需要同时进行滤波电路和防护电路时，应保证先防护后滤波的原则。 4、接口芯片， 包括相应的滤波、 防护、 隔离器件等， 应尽可能沿信号流方向成直线放置在接 口连接器处。 5、接口信号的滤波、防护、隔离器件等尽可能靠近接口连接器处，相应的信号连接线必须尽 可能短（符合工艺要求条件下的最短距离）。 3cm 以内。6、 接口变压器要就近放置在连接器附近，通常在对应接口连接器 7、模拟信号接口和数字信号接口、低速逻辑信号接口和高速逻辑信号接口等（以敏感和干扰 发射程度来 区分），它们之间要间隔一定距离放置。当连接器之间存在相互干扰的可能时，必须采 取隔离、屏蔽等措施。 8、同一接口连接器里存在不同类型的信号时，必须用地针隔离这些信号，特别是对于一些比 较敏感的信 号。 9、接口信号线走线的线宽应始终一致。对于高速信号线，如果走线有需要弯曲的地方，则应 采用圆弧平 滑地弯曲走线。 10、禁止在差分线和信号回线之间走其他信号线，差分对线对应的部份应平行、就近、同层 走线，且 走线的长度尽可能一致。 11、 当接口信号线较长（从驱动、接收器到接口连接器超过 走线满足规定的特性阻抗。 12、所有的信号走线不能跨平面走线，除非已经过隔离滤波器。 13、接口信号连接器建议选用带屏蔽外壳的连接器，尤其是高频信号连接器。 14、 连接器的金属外壳应与机壳保持良好的电连续性，对于能够 须 360 度环绕连接，而且通常连接阻抗要小于1mQ。 360 度环绕的连接器，则必 2.5cm），应按传输线布线方法， 使 15、 对于不能进行360 度环绕连接的连接器，则建议采用外壳四周有向上簧片的连接器， 而且簧片必须有足够的尺寸和性能（弹性），以保持与机壳间有良好的电连接。 16、 滤波连接器对产品EMC 性能往往有很大的帮助，但其成本比较高，通常在采用板内滤 波、电缆 屏蔽等方法能解决问题的情况下，就不采用滤波连接器。 17、 屏蔽线的屏蔽层要尽可能与接插件外壳保持 通常有其他对应的措施，来保证接口的EMC 性能。 360 度的连接。对于做不到这一点的接口， 18、接口信号线和接口芯片，必须遵守供应厂商或标准的要求进行阻抗匹配、滤波、隔离、 防护等。 七、结构的 EM 设计 结构EMC设计包括底板、机壳和设备内部走线几种情形。 底板和机壳是为控制设备或功能单元中无用信号通 路提供屏蔽的最有效方法，因此电子产品 的底板和机壳最好采用金属结构或采用内部镀金属的塑料结构。 结构缝隙必须尽量减少结构的不连续性，以便控制来自底板和机壳进出的泄漏辐射。提高缝 隙屏蔽效果的结构 措施包括增加缝隙深度、减少缝隙长度，在接合处加导电衬垫，在接缝处涂导 电涂料，缩短螺钉间距等措施。 结构开口方向应与磁力线方向一致，如果垂直磁力线方向则会产生切断磁力线，使磁阻增 加，屏蔽效果变差。 设备内部走线混乱则对非屏蔽的电子设备来讲，设计的屏蔽、滤波电路、接地措施应不会起 到应有的作