PCB板設計中的EMI解決方案

一、 摘 要

電子系統的復雜度越來越高，EMC的問題相應的也就多了起來，為了使自己的產品能達到相關國際標準，工程師不得不往返于辦公室和EMC實驗室，反復的測試，修改，再測試。這樣既浪費的人力，物力，也拖延了產品的上市時間，給企業帶來不可估量的損失。如何在產品設計的階段就能及時發現EMI問題變得重要。我們知道PCB的布局，布線以及電源層處理的好壞對整個板子的EMI有著非常重要的影響。下面我們通過一個實例分析介紹一下EMIStream如何幫助大家來解決板級的EMI問題。

二、 正 文

理論：電磁干擾(Electromagnetic Interference)，簡稱 ，有傳導干擾和輻射干擾兩種。傳導干擾主要是電子設備產生的干擾信號通過導電介質或公共電源線互相產生干擾；輻射干擾是指電子設備產生的干擾信號通過空間耦合把干擾信號傳給另一個電網絡或電子設備，

在PCB電路板中，電磁能通常存在兩種形式，差模EMI和共模EMI，電路中器件輸出的電流流入一個負載時，就會產生差模EMI。電流流經多個導電平面，如PCB上的導線組或電纜，就會產生共模輻射。

差摸輻射的計算

其中Ip表示電流強度，f表示共模電流的頻率，Ls表示環路面積，d表示測量天線到電纜的距離

共差摸輻射的計算

其中I表示電流強度，f表示共模電流的頻率，L表示電纜線長度，d表示測量天線到電纜的距離

解決EMI的主要途徑是減少電路板上由各種原因產生的輻射能量。控制EMI的關鍵，是降低電源地平面諧振和電路回流路徑阻抗，正確放置旁路和去藕電容。

實例：筆者使用EMIStream工具對板極的EMI問題進行分析。該工具的兩大主要功能是PCB板的全部網絡的EMI分析，以及電源諧振分析。EMIStream是由日本NEC公司基于多年EMI設計經驗開發的應用軟件，可以用于Allegro，Mentor， Zuken和Altium等各種PCB設計流程，在PCB制造之前解決EMI問題。EMIStream軟件內建13條經典EMI檢查規則，均經過日本NEC內部產品實際設計結果驗證，每個檢查規則的設置值是經過實際驗證的最佳理論值。

1：EMIStream分析流程

下圖是使用EMIStream對電路板進行分析的設計流程

EMIStream嵌入在PCB設計的全過程，在設計階段將EMI問題解決，減少反復設計的次數。

2：布局的EMI檢查：

A:當我們完成布局后，把ALLEGRO數據直接導入EMIStream工具。 EMIStream和Mentor，Zuken，Altium等其他市場主流的PCB設計工具都有接口，保證數據的完全導入。

B：設定層疊信息，根據PCB板中的層疊信息，填寫入EMI.

C: 根據電路的設計數據，正確填寫電路中相關NET的頻率，串擾組，差分對，電源地信號的指定。

D：設置規則的參數，我們選擇采用默認參數，同時選擇長度檢查和最大輻射值檢查項目對該板實施檢查。

結果以對話框的形式顯示出來，用戶點擊錯誤提示，查看有問題的NET，采用如下方法：

a:調整零件的布局位置，減少NET總的長度/

b:調整網絡的拓撲結構，減少共模輻射的強度/

3：布局布線中和完成以后的EMI檢查：

A：當我們布局布線完成后，實施整板網絡檢查，我們通過NET Parameter中選擇需要檢測的所有關鍵信號，比如時鐘，數據，地址線，差分對等，同時可以任意勾選13條規則作為EMI檢查的基準。

B：13規則包括如下

1：傳導輻射分析 2個規則

2：電流回路分析 3個規則

3：電源，地層 2個規則

4：信號完整性 4個規則

5：零件布局 2個規則