滤波、接地、屏蔽、三个视角看EMC设计

引言

电磁干扰的主要方式是传导干扰、辐射干扰、共阻抗耦合、感应耦合。对这几种途径产生的干扰我们应采用的相应对策：传导干扰采取滤波，辐射干扰采用屏蔽和接地等措施就能够大大提高产品的抵抗电磁干扰的能力，也可以有效的降低对外界的电磁干扰。本文从滤波设计、接地设计、屏蔽设计三个角度，介绍EMC的设计技巧。

二滤波

滤波是信号处理里面比较重要的一个环节，通常减少直流当中的交流成分并获得比较平滑的直流电，在整流之后都要经过滤波电路，滤波常用的元器件是电容、电阻以及电感，下面介绍滤波电路常用的五种电路形式。

图1： 电容滤波

图2：电感滤波

图3：LC滤波

图4：LC-π滤波

图5：RC-π滤波

以上的五种滤波的特点如下：

图6 滤波器的特点

因为根据公式电容的谐振公式：

可知，当我们的电容的ESL偏大时电容的谐振频率会偏小，反之。我们通过使用同样的封装、同样的容值。在1GHz的频率下，普通的MLCC电容一般的ESL大于1nF，而我司的BDL滤波器的ESL为55pH，如图6可以对比MLCC和我司的BDL的插入损耗曲线图，由图6可以看出我司的BDL滤波器比MLCC对于噪声的衰减能力比较好。

图 7 插入损耗曲线图

我司的BDL滤波器应用：电机、DC-DC、功放、信号线的差分对。

图 8 BDL电机应用板

图 9 BDL应用于DC-DC

图 10 BDL应用于功放

三接地

接地是最有效的抑制骚扰源的方法，可解决50%的EMC问题。系统基准地与大地相连，可抑制电磁骚扰。外壳金属件直接接大地，还可以提供静电电荷的泄漏通路，防止静电积累。

在地线设计中应注意以下几点：

（1）正确选择单点接地与多点接地

在低频电路中，信号的工作频率小于1MHz，它的布线和器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而应采用单点接地。当信号工作频率大于10MHz时，地线阻抗变得很大，此时应尽量降低地线阻抗，应采用就近多点接地。当工作频率在1～10MHz时，如果采用一点接地，其地线长度不应超过波长的1/20，否则应采用多点接地法。

（2）将数字电路与模拟电路分开

电路板上既有高速逻辑电路，又有线性电路，应使它们尽量分开，而两者的地线不要相混，分别与电源端地线相连。要尽量加大线性电路的接地面积。

（3）尽量加粗接地线

若接地线很细，接地电位则随电流的变化而变化，致使电子设备的定时信号电平不稳，抗噪声性能变坏。因此应将接地线尽量加粗，使它能通过三位于印制电路板的允许电流。如有可能，接地线的宽度应大于3mm。

（4）将接地线构成闭环路

设计只由数字电路组成的印制电路板的地线系统时，将接地线做成闭环路可以明显的提高抗噪声能力。其原因在于：印制电路板上有很多集成电路组件，尤其遇有耗电多的组件时，因受接地线粗细的限制，会在地结上产生较大的电位差，引起抗噪声能力下降，若将接地结构成环路，则会缩小电位差值，提高电子设备的抗噪声能力。

四屏蔽

图11 EMC三要素

根据我们的EMC三要素来讲，我们的屏蔽分为两类来说明，一类是针对干扰源进行屏蔽，另一类为在耦合路径上进行屏蔽。而屏蔽干扰源是对一些辐射比较严重的IC进行屏蔽，防止干扰源通过空间辐射影响到一些敏感设备。在耦合路径进行屏蔽处理是防止噪声通过线束将噪声放大，注意我们所做的一切屏蔽都要进行接地处理，尽量多点接地。下面给大家介绍一下屏蔽的类型：

（1）改良电子设备中的电路设计，采用滤波器件、不同特性元器件分开布局（局部增加屏蔽罩、粘贴金属箔、也有采用金属编织网等方法）；

图12 金属屏蔽罩

图13 铜箔屏蔽

图14 金属箔屏蔽带

（2）在整个电子设备外壳就具有高电磁波发射能力的电路和器件周围，添加电磁波屏蔽罩、粘贴金属箔、喷涂导电涂料、镀一层导电金属层、增加电磁波吸收材料。

图15 电磁屏蔽毡（屏蔽芯片）_黑色部分

图16 电磁屏蔽毡

图17 电镀导电屏蔽层

图18 喷涂电磁屏蔽涂料

五总结

本文总结了EMC整改中的一些常用的措施，屏蔽、滤波和接地是最基础的措施，也是最常用的，希望能给大家带来帮助。