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在PCB布局中加入自动化EMC分析

九月 22, 2017 | Craig Armenti, Mentor, a Siemens Business
在PCB布局中加入自动化EMC分析

符合电磁兼容性(EMC)规定是产品进入市场之前的必要条件。像联邦通讯委员会(FCC)和国际电工委员会(IEC)这样的国内和国际标准机构会限制每个产品辐射和传导排放的最大值。汽车业和航空航天业制造商甚至会给他们的供应商设定更严格的标准。简言之,如果一个产品没有通过目标市场的EMC合规性测试,这个产品就不能出售。设计团队深知保证产品EMC合规的重要性,但还是有很多设计团队不会在设计过程中进行EMC分析。有的人认为PCB布局期间进行EMC分析会非常耗时,并且设置和配置具有一定挑战性,得出的结果也不好理解。过去,在设计过程中,信号完整性(SI)和电源完整性(PI)一直是分析的重点,而所谓的“EMC分析”都是在制造完成后使用成品测试得到的结果。设计阶段就进行EMC分析可以避免制造完成后才发现产品没有达到EMC要求,而这一点常常被忽视。新一代ECAD工具中的EMC分析功能易于操作,而有详细说明的检查规则还包含对每条规则的解释和对产生问题的建议解决方案。在PCB布局过程中、投入生产之前,适当加入EMC分析可以减少(多次)重新设计的可能性,从而减少产品开发成本和加快上市速度(图1)。

图1:PCB布局过程中的EMC分析

电磁兼容性分析——实际情况要比你想象中的更好

电磁兼容性是一个让人觉得非常艰巨、令人困惑的话题,尤其对那些新入行的工程师和设计师,还有那些对这一领域并不精通的从业人员而言。此外,大家通常还会混淆电磁兼容性(EMC)和电磁干扰性(EMI)这两个概念。虽然本文的目的并不是介绍EMC和EMI理论,但我们还是要大致阐述一下它们的定义。

EMC通常是指产品在不引入电磁干扰的情况下在周围环境中工作的能力。产品一定要做到:

  • 可以承受规定程度之内的干扰
  • 不会产生超过规定程度的干扰
  • 自身可以兼容

EMI通常是指因电磁感应或电磁辐射对电路产生干扰的现象。

这两个定义简言之就是:EMC是产品对周围环境的耐受程度,EMI是产品对周围环境的影响(图2

图2:来源和受损位置的4种基本EMC/EMI 耦合机制

有人认为PCB布局期间进行EMC分析会非常耗时,并且设置和配置具有一定的挑战性,得出的结论也不一定准确,正是这种想法复杂化了这个问题。正如前面所说,在设计过程中自动分析与制造完成后再对成品进行测试不同,可以大幅减少潜在的耗时和成本。虽然EMC测试实验室不需要提供EMC测试的平均通过率,但很多研究表明首次通过率在50%左右。此外,在汽车行业中,不符合EMC规定是导致产品重新设计的第二大原因。EMC故障会造成(多次)重新设计,而重新设计会影响产品开发成本和上市的进度(图1),所以在需要EMC合规的PCB布局时进行EMC分析是十分有必要的。

更多详细内容请阅读刊登在《PCB007中国线上杂志》9月号上的原文

标签:
#产品设计  #设计工具 


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