資料介紹
電磁干擾(EMI)與電磁相容(EMC)最初是在1940及1950年代變成關切之議題,大多是因馬馬達之雜訊,經由電源線之傳導影響到其他敏感之器材。在此一時期,一直到1960年代,EMI/EMC主要是在軍事上之考量,確保器材之電磁相容性。在一些意外事件中,如雷達之輻射造成武器之意外啓動,或EMI造成導航系統之故障,所以,軍事上首先關注到如飛機或船艦上之武器系統之間題。
到了70及80年電腦科技發展,來自電腦器材之千擾對廣播電視機及無線電接收造成嚴重之問題。美國政府因而對此些工業產品探行EMI之規範。美國聯邦通訊委員會(FCC)發布了一系列之法規,以規範電腦器材之干擾強度,并定義了量測之方法。同樣的,歐洲及其他地區之政府也開始限制電腦產品產生之干擾。在此一時期,EM/EMC之控制只侗限在電腦、過邊器材、以及電腦通訊產品。在1990年代,在EMI/EMC.上之規範擴大了很多;事實上,許多國家之輸入管制都將EMI/EMC規範加了進去。所有器材之相容性,以及在整體環境中這些器材都能夠和諧的共同存在。干擾、對外界干擾之耐受、對靜電放電之承受能力等,不論是經由輻射或傳導之媒介,都要受到控制。此控制也不再侗限在電腦產品?,F在任何可能產生EMI干擾之產品,或是可能被他種電氣器材干擾之產品,都需要小心地進行則試。以前不需要EMI/EMC控制的產品現在都必須要符合管制之規範,如洗碗機、錄影機、工業器材、以及大部分之電子器材。
當商用產品進行了嚴格的EMI/EMC管制之時,軍事產品也沒有放鬆其EMI/EMC要求。事實上,由于更高度之自動化及更快之處理速度,軍規之EMI/EMC控制以成為所有軍規要求中之一項重要部分。
對不同的,人而言,EMI EMC控制代表著不同的涵義。對商業應用言, 如録影機、個人電腦、電視機等,其管制規範較之軍規/TEMPEST標準要鬆- -些,但是·其還是有一定之困難度o喬用産品較鬆標準的結果是,設計人員常被要求要降低干擾及耐受特性,以因應降低生産成本之目的。在EMI/EMC設計上之取捨很清楚,但對于是否絶對需要某些EMIEMC元件就沒有那么清楚了o傳統上, EMI/EMCエ程師使用以往之經驗、公式丶材料手冊上之圖表,來從事産品設計之各個階段。在大學或是任何機構裡,很少有高品質之EMI/EMC工程師等級之訓練,許多在此領域工作エ程師,會發現到這種傳統之方法會越來越不適用了o
軍事·太空,以及其他因安全塬因必須控制輻射之政府應用, 武器系統,通訊等,對EMI/EMC之要求都是遠在商業要求之上。這些更高等級之考量‘需要更多之EMI/EMC設計,及更高之花費,同時還面對要降低成本之壓力。
EMIEMC的問題是肇因于器材內之導體上之時變電流,稱之爲『dildt雜訊」·電流之變化産生‘了電磁場輻射。相反地,外來的電磁場能量也會導致電路。上的『dildt雜訊』’造成錯誤的邏輯運算及器材之誤動作。大多數的高速及快速上升時間之信號會造成EMIEMC問題。這些問題會被連接到該器材之導線電纜所放大,在較低頻率變成有效率之天線。典型之解決方案是使用屏蔽之外殼,對輸出入信號及電源線濾波,并且對機板上之信號線及電源平面提供濾波電路。而真正的問題是:「加多少才是足夠?」以及會不會加太多?」
許多EMC工程師都會強調在產品研發之初期就要密切注意到EMC設計,此一r密切注意通常只是在EMC設計準則中- - 長串的「要如何。.及「不要如何。.。這些準則通常是根基于以往的產品經驗,而且很多準則會互相抵觸。我們缺少的準則是,在根本塬因分析中我們不真正的知道為什么我們需要這一項準則,或者,更重要的,當某一項準則因有些設計限制而無法實施時應使用哪些替代方法。設計者只是簡單的被告知「這樣做或是那樣做。
典型的設計程序之結果如下:
EMC工程師提供給產品設計工程師一個EMC準則的表列。
產品設計者無法、或是不愿意遵循所有的EMC設計準則。
產品設計只使用了方便導入之EMC設計準則。
樣品在EMC實驗室中測試,無法通過。
EMC工程師及設計工程師花費2遇至2月的時間增加電容、ferrite bead
濾波、導電襯墊、金屬彈片直到問題解決。
以修正過之EMC更新產品設計,開始量產準備。
這一設計流程的結果是延遲第一批貨交 貨的時間以及增加產品成本,因偽這些EMC零件并不是塬始設計。顯然的, 這不是我們所希望的流程,但它是最常見的流程。
本書之目的在于移除這些EMC設計流程之謎思。許多人將EMC設計看成是一種黑箱魔術,大膽猜測,或是更差狀況。EMC設計是極端復雜的。有許多內部連接之現象發生,許多是難以預測的,特別是在其同時發生時。如果每一個潛在之干擾源都個別考慮到,那么可以一個個的對每個干擾源進行適當的設計對策,這樣,設計者就不會在看整個產品時感到疑惑了。
適當的EMC設計并不僅僅是一串的準則。其需要有完整的程序,考慮到每-潛在源頭以及依序一個個的解決 。自然的,主要的目標還是要確保產品之功能不被影響。如果,在設計階段,EMC的考慮與功能性之考量都被包括且協調,則設計者才能在兩方面都獲致成功。
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