降低EMI辐射的方法有哪些

[导读]EMI可以通过各种方式传播，如电磁波、导线和电源线等。在电子设备密集的现代社会，EMI已经成为一个不可忽视的问题。

EMI，即电磁干扰，是指任何可能引起电子设备性能降低或产生负面影响的电磁现象。EMI可以通过各种方式传播，如电磁波、导线和电源线等。在电子设备密集的现代社会，EMI已经成为一个不可忽视的问题。

EMI的来源可以分为两类：自然干扰源和人为干扰源。自然干扰源主要包括雷电、静电和核辐射等;而人为干扰源则包括各种电子设备、电力系统和通信系统等。这些干扰源产生的电磁波会干扰电子设备的正常运行，甚至可能导致设备损坏或数据丢失等严重后果。降低整个系统的EMI辐射‌是指通过一系列技术和方法减少电子设备在工作过程中产生的电磁干扰(EMI)，从而确保设备能够在复杂的电磁环境中正常工作，并且不会对周围的其他设备产生不良影响。电磁干扰(EMI)是指电子设备在工作过程中产生或受到的不必要电磁信号，这些信号会影响设备的正常功能，导致性能下降甚至系统失效。EMI可以通过空间辐射或导线传导的方式影响其他设备，常见来源包括开关电源、无线通信设备(如手机、无线路由器)和电机等‌12。

降低EMI辐射的方法

‌屏蔽‌：使用金属外壳或其他屏蔽材料来阻断电磁波的传播，减少辐射干扰‌13。

‌滤波‌：通过电容、电感等滤波元件滤除噪声频段，减少传导干扰‌13。

‌接地‌：良好的接地可以降低电位差，减少电磁干扰的影响‌13。

‌优化电路板布局‌：减少环路面积和信号交叉耦合，降低辐射‌13。

‌展频时钟(Spread Spectrum Clocking, SSCG)‌：通过频率调制将能量分散到宽频带范围内，降低峰值能量，减少电磁辐射‌3。

‌信号边沿控制‌：减少信号的快速变化，降低电磁辐射‌3。

‌增加电源和GND层‌：在PCB设计中增加电源和地层的数量和面积，减少电磁干扰‌3。

EMI会导致电路性能降低，严重时可能导致整个系统失效。例如，高频信号线、集成电路的引脚和接插件等可能成为辐射干扰源，影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作‌4。此外，EMI还会影响信号的建立、保持时间和时钟抖动等要素，进一步影响系统的稳定性和可靠性‌3。

电弧放电(有时称为电弧放电或电弧)是电流特性，其中电流可以流过空气或其他通常不导电的材料。你可能已经看到两根电线之间或或有轨电车的电源轨上产生电弧的情况。这跟电火花是不一样的，因为电弧是连续的，虽然它们看起来确实相似。虽然电弧可用于和照明，但在某些情况下它可能是EMI的来源。在直流电动机中，由于转子绕组中电流的周期性中断，电弧可能是常见的。这种非常高频的光谱内容，可以表现为叠加在其他信号上的宽带噪声，而直流电机的结构为共模电流提供了路径。辐射和传导发射的另一个来源可能来自驱动电路。

理想情况下，典型的H桥电路应为电机提供恒定电流，但由于驱动电路中电流的快速和频繁切换，该电流具有快速上升时间尖峰。另一个重要问题是通常电机离驱动器很远，这会在电机引线和设备框架之间产生相当大的环路面积。辐射电位是环路面积的直接函数;环越大，EMI噪声越大。

降低EMI的方法有很多，包括：机壳接地、降低辐射和传导噪声、降低共模电流、、滤波、隔离、铁氧体磁环、信号边沿控制以及在PCB中增加电源和GND层等等。在应用中可以灵活使用以上方法，其中是相对简单的机械学方法，成本较高，不适用于手持和便携式设备;滤波和信号边沿控制对于低频信号有效，不适合当前广泛应用的高速信号。

另外，使用EMI/RFI滤波器这些被动元器件，会增加成本。降低EMI的一个重要途径是设计PCB接地层。步是使PCB电路板总面积内的接地面积尽可能大，这样可以减少发射、串扰和噪声。将每个元器件连接到接地点或接地层时必须特别小心，如果不这样做，就不能充分利用可靠的接地层的中和效果。一个特别复杂的PCB设计有几个稳定的电压。理想情况下，每个参考电压都有自己对应的接地层。但是，如果接地层太多会增加PCB的制造成本，使过高。折中的办法是在三到五个不同的位置分别使用接地层，每一个接地层可包含多个接地部分。这样不仅控制了电路板的制造成本，同时也降低了EMI和EMC。如果想使EMC小，低阻抗接地系统十分重要。

在多层PCB中，有一个可靠的接地层，而不是一个铜平衡块(copper thieving)或散乱的接地层，因为它具有低阻抗，可提供电流通路，是佳的反向信号源。为解决多层PCB中的EMC问题，有一个可靠的接地层，而不是铜平衡块(copper thieving)或散乱的接地层信号返回地面的时长也非常重要。信号往返于信号源的时间必须相当，否则会产生类似天线的现象，使辐射的能量成为EMI的一部分。同样，向/从信号源传输电流的走线应尽可能短，如果源路径和返回路径的长度不相等，则会产生接地反弹，这也会产生EMI。为了避免EMI对电子设备的影响，可以从以下几个方面入手：

1. 合理布局和设计电子设备：在设计和布局电子设备时，应尽可能地减小电磁辐射和耦合效应。例如，可以将敏感元件和干扰源分开，并采用适当的屏蔽措施。

2. 选用低EMI的电子元件：选用低EMI的电子元件可以有效降低电子设备的辐射和敏感性。例如，可以选择低噪声放大器、低电感线圈和低电容电感等元件。

3. 增加滤波器：滤波器可以有效地抑制EMI的传播。在电路中增加适当的滤波器，可以减小电磁波的传播和干扰。

4. 接地和屏蔽：接地和屏蔽是常用的两种减小EMI的方法。通过将电子设备的地线连接到一个低阻抗的接地极上，可以减小地线上的噪声电流;而采用适当的屏蔽材料对电子设备进行屏蔽，可以减小电磁波的传播和干扰。

5. 软件滤波：对于一些高敏感度的电子设备，可以采用软件滤波的方法来减小EMI的影响。通过在软件中对信号进行滤波处理，可以有效地减小噪声和干扰。