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TDK专家论道:电子系统EMI/EMC设计及相关元器件选择

发布时间:2010-11-10 来源:TDK

TDK专家论道中心议题:

  • 电子系统EMI/EMC设计
  • 电子系统EMI/EMC相关器件选择
  • EMI/EMC以及电波暗室

TDK专家论道解决方案:

  • 各类元器件应确认性能和EMC
  • 电波暗室被作为测试电磁波噪音场地


对于今天的电子系统设计师来说,系统的EMI和EMC问题无法回避。解决此问题,需要设计师在电路设计上作出努力并采用合适的元器件进行实现。TDK的EMI/EMC领域资深专家板垣一也部长,针对EMI/EMC以及电波暗室等热点问题作出一系列的解答。 

电子元器件营业部 技术业务推进部部长兼EMC业务部负责人

板垣一也

专家介绍:1981年加入TDK。2005年开始转入EMC业务推进部门并负责开展各项EMC解决方案提供活动。现任电子元器件营业部 技术业务推进部部长兼EMC业务部负责人。 

 
问题1:消费类设备尤其是移动设备越做越小,电磁兼容问题越来越严重,请问专家在元器件选择方面有哪些对策?

回答:是的,今后的移动设备将加速向小型化、多功能、高性能化发展。因此,各项功能更加小型化,元器件同样日趋小型化。这样一来,安装零部件的高密度化以及各元器件的高密度化在EMC中成为更困难的方向。因此,我认为首先零部件自身必须使用可靠产品,各类元器件也应当充分确认性能和EMC。面向小型化的趋势,我们TDK一方面致力于零部件自身的小型化,同时又通过阵列化提高安装密度,提供符合实际要求的零部件。

当然,由于难以与电源装置完全分离,或由于高频化的原因,噪声可能向整体蔓延,还是会对设备整体的性能造成不良影响,这时不单单是选择合格的元器件,良好的设计也至关重要。

还有就是,例如小型移动设备等,微型的机身汇集诸多功能,构造也愈加复杂。而信号处理不但更为丰富多样,而且也更为高速。这其中比较重要的是信号完整性问题(SI Signal Integrity),从EMC测定的角度而言,必须兼顾EMI(放射)及SI,在测定时应当考虑两方面的关系。为此,测定技术必须更加高级,且测定环境(电波暗室、测定设备等)也必须确保充分的性能。 
 
问题2:在EMC设计方面,现在有很多EDA的设计工具可以使用,但是好像又不知该如何下手,请问专家有什么建议?

回答:是的,电路板设计中的EMC设计,已经有了大量的各类设计工具(SPICE系列设计工具、EMC设计检查、磁场分析等),关键是如何有效利用这些工具。而如何正确选择和使用零部件则是重中之重,因此必须拥有零部件的模型数据。TDK从这些设计阶段即开始提供全方位支持,打造EMC整体解决方案。在Web上提供回路模拟用电子零部件模型(TVCL)、零部件特性观测器(CCV)以及可以进行简易波形模拟的零部件特性分析软件(SEAT)。此外,对于实际的设计,TDK既积累了丰富的经验,又拥有从电波暗室到超小型零部件的独有技术,也一直在为用户提供和分享这些经验和技术。同时,TDK积极致力于新技术的研究,并且提供基于专有技术的设计建议,已经为多数用户所采用。 
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问题3:汽车环境、医疗电子设备对EMC有什么特殊要求?

汽车和医疗设备及器具常常直接关系到人身安全,其安全性经过了完全周到的考虑。在国际标准中,尤其是对故障的限制方面,有着非常严格的内容。汽车的电子控制系统(ECU)和车内信息通信等,日趋走向电气化。毫无疑问,它们将更易受到内外电气环境的影响,而因EMS(抗干扰)变得更为重要。医疗设备和器具方面,随着尖端医疗技术的发展以及人们对健康的关注度提高,预计健康器具的需求将会进一步增加。医疗设备和器具的故障可能直接危及生命,因此在EMC(EMS)方面做了非常慎重的研究。针对这些问题,我认为零部件的可靠性是第一位的。EMC的零部件如果先损坏,就失去意义了。医疗设备也同样如此。针对于此,TDK推出了一系列抑制输入浪涌的能力很强的产品。同时在测定方面,建立了公司内部评估技术的专有技术,提供给广大用户。 
 
问题4:能否介绍一下使用“电波暗室”进行EMC/EMI测试的过程和原理?

由电子产品辐射出的电磁波噪音越来越多地影响到其他电子产品,并且电磁波噪音问题已日趋严重。 IEC/CISPR等国际标准中规定电子产品所辐射的干扰电磁波不能超出其相关的规定值。

电波暗室被作为测试电子产品的电磁波噪音的场地而被充分利用。电波暗室是将室内外的电磁波进行屏蔽,并在暗室内安装上吸波材料以衰减室内电磁波的反射,从而创造出测试电子产品的试验环境。在电波暗室内部,安装了供被测物体旋转的转台和接收干扰电磁波并可以上下升降的天线塔。利用天线上下扫描来接收被测物体辐射出的干扰电磁波以测试其电场强度。

接收天线放置在距离被测物体10m或3m的位置,将被测物体放置于转台上进行360度的旋转,利用天线接收被测物辐射出的干扰电磁波并计算出其电场强度的最大值。另外,为了接收到干扰电磁波的最大值,将天线从1m到4m高度进行上下扫描,同时改变天线的水平和垂直极化,以计算出干扰电磁波的最大值。利用这个测试以确认各个频段的电场强度的最大值是否不超过EMI标准中的规定。

关于详细的测试方法,根据EMI标准的不同,其规定的测试方法也有所不同。 
 
问题5:TDK在“电波暗室的”建设上投入很多,目前在中国哪些地方建设了电波暗室?可以为客户提供何种服务?只要和EMC相关的测试都可以做吗?是否需要费用,费用是多少?

TDK公司在中国地区已经为像NIM(中国计量科学研究院)这样的国家级计量单位,以及各个电子产品制造商,汽车制造商,医疗产品制造商等建造了很多间电波暗室。TDK公司正在为客户提供电波暗室的设计建造,测试系统的集成,EMC整改对策用元器件的生产,EMC中心的测试服务,举办EMC研讨会等Total EMC Solution 服务。TDK在苏州和东莞的工厂内拥有EMC中心,为中国客户提供完善的EMC测试等服务。 

问题6:报道说,TDK正在日本千叶建设一个最新水准的电波暗室,请问这个电波暗室的先进之处在哪里,和以往的电波暗室有何不同?是因为目前的电波暗室不能满足一些测试需要才建设的吗?

电波暗室性能的好坏是通过各种特性来衡量的,其中NSA(Normalized Site Attenuation)归一化场地衰减是衡量电波暗室性能的一个环节。这次,TDK公司建设的10m法电波暗室的NSA(Normalized Site Attenuation)归一化场地衰减达到了世界一流水平的±1.5dB以内,这使得我们实现了高精度的EMC测试。

另外,从导入被测物进出时无高度差的全自动屏蔽门,到各种使用方便的优异的测试设备,我们能够为客户提供非常出色的测试环境。

※Site Attenuation是指在特定的测试场地内,用特定的测试方法测试出的发射和接收天线间的电磁波衰减特性。Site Attenuation的实际测试值和Site Attenuation的理论计算值相比较,其差异越小,电波暗室的性能越高。 
 

 

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