减轻电磁干扰的常用方法
减轻电磁干扰的常用方法
电磁干扰（EMI）是电子设备设计中常见的问题，它可能会影响设备的正常运行。本文将介绍几种降低甚至消除EMI的方法，帮助实现稳健的电子设计。
定义 EMC
电磁兼容性（EMC）定义为电气设备和系统在电磁环境中有效运行的能力。在需要EMC的系统中，组件将充当电磁源，旨在减少其干扰。通常容易受到干扰的组件将被加固以减少该问题。
当终端设备制造商集成来自不同供应商的组件时，确保干扰源和易受干扰电路能够和谐共存的最佳方法是形成一套通用规则，其中干扰将限制在特定级别，易受干扰电路可以完全处理该级别的干扰。
EMI降低方法
可以采用多种策略来降低EMI，包括屏蔽、接地、滤波、元件选择，甚至软件调整。
具体来说，可以在产生EMI的电路周围添加金属屏蔽外壳。在某些情况下，通过封闭整个电路板可能更容易实现。根据EMI的来源，电缆和连接器也可以进行屏蔽。
大多数时候，印刷电路板（PCB）上的接地层和接地层可以有效降低EMI。当然，需要采用适当的设计技术来避免接地回路。多层PCB可以利用接地拼接，使用过孔将不同层的接地层连接在一起。
低通滤波器、去耦电容、电感器和铁氧体磁珠通常用于衰减不需要的高频信号。包括这些类型的无源器件提供了一种消除对更昂贵屏蔽的需求的方法。
组件选择和软件调整可能会在某些应用程序中发挥作用。前者通常归结为在线性或开关模式电源（SMPS）之间进行选择。后者假设软件积极参与设计的电源控制方面，例如电机控制系统或软件定义无线电。
EMI：使用开关模式电源的价格
在大多数应用中，SMPS可以从根本上提高线性稳压器的效率，但需要付出一定的代价。功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的开关通常是EMI的重要来源，可能会对可靠性产生负面影响。这种EMI是由不连续的输入电流、开关节点上快速上升的转换速率以及由于电源环路中的寄生电感而沿开关边沿增加的振铃产生的。
图1. 以下是开关模式电源（SMPS）中的EMI源示例。
解决PCB EMI问题
有各种类型的过孔可供选择，例如电镀通孔（PTH）过孔。PTH通孔成本低且易于制造。但是，它有一个小缺点，即“stubs”（这些是via的部分，不在预期signal path的部分）。可以优化多层PCB设计中的短截线谐振以减少损耗。
此类短截线可能会对高速信号特性产生不良影响，尤其是当问题导致数据速率明显增长以及较厚PCB中短截线的长度时。Stub将像谐振电路一样工作，在特定的谐振频率下存储最高的能量。如果信号在该谐振频率或接近该谐振频率时具有强大的分量，则最终可能会导致信号显著衰减（图 2）。
图2. 所示为过孔短截线谐振。
这种过孔短截线的谐振频率对信号的插入损耗有显着影响，从而导致EMI问题。
这些问题的解决方案是调整短截线长度，使其影响发生EMI的频点。通过优化短截线长度以适应他们想要的频率范围，设计人员将能够有效地控制有问题的EMI。